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    September 06

    最近体验到一个CODER的苦了

        最近HW那边抓了很多数据过来,老板说要对这些数据进行分析,所以我就用C++写了一些程序,做的工作就是把文件的数据导入数组,并把数组按矩阵形式编号,然后逐个进行比较,得到的结果返回矩阵的行列号,由于对C不是太熟,特别是文件操作这一块,于是天天对到VC调程序,其实指针那些都没用到,但是总有这些或者那些错误层出不穷,花了很多时间,完全体会到一个CODER的郁闷了。
       今天用C按照bit模式模拟电路的形式写了扰码的编解码器,因为数据是按照byte来进的,且有个MSB和LSB的反向,操作是按照bit来进行的,要对中间的逻辑小心进行控制,加上文件读入是按照char来读取的,对应成16进制就是按照4bits进行读入,所以又要做一个data[i]=(in[i]<<4 | in[i+1])的反向操作,加上按照char读取就要去掉文件中的"space"和"enter",可恶的"enter"又是两个字符,其中的逻辑相当的繁琐,又搞到刚才才做出来。然后最郁闷的事情发生了,扰码前的数据和解扰码的数据对上了,说明上述编解码操作完全正确,在OTUk帧中引入x16扰码是为了避免帧数据中连续过多的'1'或'0',以至于提取同步信息的时候变的困难,但是我做扰码前的数据没有连续的16个'0',做了扰码以后反而出现了连续的16个'0'.............
        现在实在太困了,本来要写总结报告的,只有明天早上早点起来写了,哎。。。这个项目已经接近尾声了,基本上没学到什么东西。。。。。。2个月的暑假就这样完了!!!
    September 04

    [转载]关于 arm 学习

    1.1 ARM-Advanced RISC Machines
      ARM(Advanced RISC Machines),既可以认为是一个公司的名字,也可以认为是对一类微处理器的通称,还可以认为是一种技术的名字。
      1991年ARM公司成立于英国剑桥,主要出售芯片设计技术的授权。目前,采用ARM技术知识产权(IP)核的微处理器,即我们通常所说的ARM微处理器,已遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市场,基于ARM技术的微处理器应用约占据了32位RISC微处理器75%以上的市场份额,ARM技术正在逐步渗入到我们生活的各个方面。
      ARM公司是专门从事基于RISC技术芯片设计开发的公司,作为知识产权供应商,本身不直接从事芯片生产,靠转让设计许可由合作公司生产各具特色的芯片,世界各大半导体生产商从ARM公司购买其设计的ARM微处理器核,根据各自不同的应用领域,加入适当的外围电路,从而形成自己的ARM微处理器芯片进入市场。目前,全世界有几十家大的半导体公司都使用ARM公司的授权,因此既使得ARM技术获得更多的第三方工具、制造、软件的支持,又使整个系统成本降低,使产品更容易进入市场被消费者所接受,更具有竞争力。
      1.2 ARM微处理器的应用领域及特点
      1.2.1 ARM微处理器的应用领域
      到目前为止,ARM微处理器及技术的应用几乎已经深入到各个领域:
       1、工业控制领域:作为32的RISC架构,基于ARM核的微控制器芯片不但占据了高端微控制器市场的大部分市场份额,同时也逐渐向低端微控制器应用领域扩展,ARM微控制器的低功耗、高性价比,向传统的8位/16位微控制器提出了挑战。
      2、无线通讯领域:目前已有超过85%的无线通讯设备采用了ARM技术, ARM以其高性能和低成本,在该领域的地位日益巩固。
      3、网络应用:随着宽带技术的推广,采用ARM技术的ADSL芯片正逐步获得竞争优势。此外,ARM在语音及视频处理上行了优化,并获得广泛支持,也对DSP的应用领域提出了挑战。
      4、消费类电子产品:ARM技术在目前流行的数字音频播放器、数字机顶盒和游戏机中得到广泛采用。
      5、成像和安全产品:现在流行的数码相机和打印机中绝大部分采用ARM技术。手机中的32位SIM智能卡也采用了ARM技术。
      除此以外,ARM微处理器及技术还应用到许多不同的领域,并会在将来取得更加广泛的应用。
      1.2.2 ARM微处理器的特点
      采用RISC架构的ARM微处理器一般具有如下特点:
      1、体积小、低功耗、低成本、高性能;
      2、支持Thumb(16位)/ARM(32位)双指令集,能很好的兼容8位/16位器件;
      3、大量使用寄存器,指令执行速度更快;
      4、大多数数据操作都在寄存器中完成;
      5、寻址方式灵活简单,执行效率高;
      6、指令长度固定;
      1.3 ARM微处理器系列
      ARM微处理器目前包括下面几个系列,以及其它厂商基于ARM体系结构的处理器,除了具有ARM体系结构的共同特点以外,每一个系列的ARM微处理器都有各自的特点和应用领域。
      - ARM7系列
      - ARM9系列
      - ARM9E系列
      - ARM10E系列
      - SecurCore系列
      - Inter的Xscale
      - Inter的StrongARM
      其中,ARM7、ARM9、ARM9E和ARM10为4个通用处理器系列,每一个系列提供一套相对独特的性能来满足不同应用领域的需求。SecurCore系列专门为安全要求较高的应用而设计。
      以下我们来详细了解一下各种处理器的特点及应用领域。
      1.3.1 ARM7微处理器系列
      ARM7系列微处理器为低功耗的32位RISC处理器,最适合用于对价位和功耗要求较高的消费类应用。ARM7微处理器系列具有如下特点:
      - 具有嵌入式ICE-RT逻辑,调试开发方便。
      - 极低的功耗,适合对功耗要求较高的应用,如便携式产品。
      - 能够提供0.9MIPS/MHz的三级流水线结构。
       - 代码密度高并兼容16位的Thumb指令集。
       - 对操作系统的支持广泛,包括Windows CE、Linux、Palm OS等。
      - 指令系统与ARM9系列、ARM9E系列和ARM10E系列兼容,便于用户的产品升级换代。
       - 主频最高可达130MIPS,高速的运算处理能力能胜任绝大多数的复杂应用。
      ARM7系列微处理器的主要应用领域为:工业控制、Internet设备、网络和调制解调器设备、移动电话等多种多媒体和嵌入式应用。
      ARM7系列微处理器包括如下几种类型的核:ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、
      ARM720T、ARM7EJ。其中,ARM7TMDI是目前使用最广泛的32位嵌入式RISC处理器,属低端ARM处理器核。TDMI的基本含义为:
      T: 支持16为压缩指令集Thumb;
      D: 支持片上Debug;
      M:内嵌硬件乘法器(Multiplier)
      I: 嵌入式ICE,支持片上断点和调试点;
      
      1.3.2 ARM9微处理器系列
      ARM9系列微处理器在高性能和低功耗特性方面提供最佳的性能。具有以下特点:
      - 5级整数流水线,指令执行效率更高。
      - 提供1.1MIPS/MHz的哈佛结构。
      - 支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集。
      - 支持32位的高速AMBA总线接口。
      - 全性能的MMU,支持Windows CE、Linux、Palm OS等多种主流嵌入式操作系统。
      - MPU支持实时操作系统。
      - 支持数据Cache和指令Cache,具有更高的指令和数据处理能力。
      ARM9系列微处理器主要应用于无线设备、仪器仪表、安全系统、机顶盒、高端打印机、数字照相机和数字摄像机等。
      ARM9系列微处理器包含ARM920T、ARM922T和ARM940T三种类型,以适用于不同的应用场合。
      1.3.3 ARM9E微处理器系列
      ARM9E系列微处理器为可综合处理器,使用单一的处理器内核提供了微控制器、DSP、Java应用系统的解决方案,极大的减少了芯片的面积和系统的复杂程度。ARM9E系列微处理器提供了增强的DSP处理能力,很适合于那些需要同时使用DSP和微控制器的应用场合。
      ARM9E系列微处理器的主要特点如下:
      - 支持DSP指令集,适合于需要高速数字信号处理的场合。
      - 5级整数流水线,指令执行效率更高。
      - 支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集。
      - 支持32位的高速AMBA总线接口。
      - 支持VFP9浮点处理协处理器。
      - 全性能的MMU,支持Windows CE、Linux、Palm OS等多种主流嵌入式操作系统。
      - MPU支持实时操作系统。
      - 支持数据Cache和指令Cache,具有更高的指令和数据处理能力。
      - 主频最高可达300MIPS。
      ARM9系列微处理器主要应用于下一代无线设备、数字消费品、成像设备、工业控制、存储设备和网络设备等领域。
      ARM9E系列微处理器包含ARM926EJ-S、ARM946E-S和ARM966E-S三种类型,以适用于不同的应用场合。
      1.3.4 ARM10E微处理器系列
      ARM10E系列微处理器具有高性能、低功耗的特点,由于采用了新的体系结构,与同等的ARM9器件相比较,在同样的时钟频率下,性能提高了近50%,同时,ARM10E系列微处理器采用了两种先进的节能方式,使其功耗极低。
      ARM10E系列微处理器的主要特点如下:
      - 支持DSP指令集,适合于需要高速数字信号处理的场合。
      - 6级整数流水线,指令执行效率更高。
      - 支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集。
      - 支持32位的高速AMBA总线接口。
      - 支持VFP10浮点处理协处理器。
      - 全性能的MMU,支持Windows CE、Linux、Palm OS等多种主流嵌入式操作系统。
      - 支持数据Cache和指令Cache,具有更高的指令和数据处理能力
      - 主频最高可达400MIPS。
      - 内嵌并行读/写操作部件。
      ARM10E系列微处理器主要应用于下一代无线设备、数字消费品、成像设备、工业控制、通信和信息系统等领域。
      ARM10E系列微处理器包含ARM1020E、ARM1022E和ARM1026EJ-S三种类型,以适用于不同的应用场合。
      1.3.5 SecurCore微处理器系列
      SecurCore系列微处理器专为安全需要而设计,提供了完善的32位RISC技术的安全解决方案,因此,SecurCore系列微处理器除了具有ARM体系结构的低功耗、高性能的特点外,还具有其独特的优势,即提供了对安全解决方案的支持。
      SecurCore系列微处理器除了具有ARM体系结构各种主要特点外,还在系统安全方面具有如下的特点:
      - 带有灵活的保护单元,以确保操作系统和应用数据的安全。
      - 采用软内核技术,防止外部对其进行扫描探测。
      - 可集成用户自己的安全特性和其他协处理器。
      SecurCore系列微处理器主要应用于一些对安全性要求较高的应用产品及应用系统,如电子商务、电子政务、电子银行业务、网络和认证系统等领域。
      SecurCore系列微处理器包含SecurCore SC100、SecurCore SC110、SecurCore SC200和SecurCore SC210四种类型,以适用于不同的应用场合。
      1.3.6 StrongARM微处理器系列
      Inter StrongARM SA-1100处理器是采用ARM体系结构高度集成的32位RISC微处理器。它融合了Inter公司的设计和处理技术以及ARM体系结构的电源效率,采用在软件上兼容ARMv4体系结构、同时采用具有Intel技术优点的体系结构。
      Intel StrongARM处理器是便携式通讯产品和消费类电子产品的理想选择,已成功应用于多家公司的掌上电脑系列产品。
      1.3.7 Xscale处理器
      Xscale 处理器是基于ARMv5TE体系结构的解决方案,是一款全性能、高性价比、低功耗的处理器。它支持16位的Thumb指令和DSP指令集,已使用在数字移动电话、个人数字助理和网络产品等场合。
      Xscale 处理器是Inter目前主要推广的一款ARM微处理器。
      1.4 ARM微处理器结构
      1.4.1 RISC体系结构
      传统的CISC(Complex Instruction Set Computer,复杂指令集计算机)结构有其固有的缺点,即随着计算机技术的发展而不断引入新的复杂的指令集,为支持这些新增的指令,计算机的体系结构会越来越复杂,然而,在CISC指令集的各种指令中,其使用频率却相差悬殊,大约有20%的指令会被反复使用,占整个程序代码的80%。而余下的80%的指令却不经常使用,在程序设计中只占20%,显然,这种结构是不太合理的。
      基于以上的不合理性,1979年美国加州大学伯克利分校提出了RISC(Reduced Instruction Set Computer,精简指令集计算机)的概念,RISC并非只是简单地去减少指令,而是把着眼点放在了如何使计算机的结构更加简单合理地提高运算速度上。RISC结构优先选取使用频最高的简单指令,避免复杂指令;将指令长度固定,指令格式和寻地方式种类减少;以控制逻辑为主,不用或少用微码控制等措施来达到上述目的。
      到目前为止,RISC体系结构也还没有严格的定义,一般认为,RISC体系结构应具有如下特点:
      - 采用固定长度的指令格式,指令归整、简单、基本寻址方式有2~3种。
      - 使用单周期指令,便于流水线操作执行。
      - 大量使用寄存器,数据处理指令只对寄存器进行操作,只有加载/ 存储指令可以访问存储器,以提高指令的执行效率。
      除此以外,ARM体系结构还采用了一些特别的技术,在保证高性能的前提下尽量缩小芯片的面积,并降低功耗:
      - 所有的指令都可根据前面的执行结果决定是否被执行,从而提高指令的执行效率。
      - 可用加载/存储指令批量传输数据,以提高数据的传输效率。
      - 可在一条数据处理指令中同时完成逻辑处理和移位处理。
      - 在循环处理中使用地址的自动增减来提高运行效率。
      当然,和CISC架构相比较,尽管RISC架构有上述的优点,但决不能认为RISC架构就可以取代CISC架构,事实上,RISC和CISC各有优势,而且界限并不那么明显。现代的CPU往往采用CISC的外围,内部加入了RISC的特性,如超长指令集CPU就是融合了RISC和CISC的优势,成为未来的CPU发展方向之一。
      1.4.2 ARM微处理器的寄存器结构
      ARM处理器共有37个寄存器,被分为若干个组(BANK),这些寄存器包括:
      - 31个通用寄存器,包括程序计数器(PC指针),均为32位的寄存器。
      - 6个状态寄存器,用以标识CPU的工作状态及程序的运行状态,均为32位,目前只使用了其中的一部分。
      同时,ARM处理器又有7种不同的处理器模式,在每一种处理器模式下均有一组相应的寄存器与之对应。即在任意一种处理器模式下,可访问的寄存器包括15个通用寄存器(R0~R14)、一至二个状态寄存器和程序计数器。在所有的寄存器中,有些是在7种处理器模式下共用的同一个物理寄存器,而有些寄存器则是在不同的处理器模式下有不同的物理寄存器。
      关于ARM处理器的寄存器结构,在后面的相关章节将会详细描述。
      1.4.3 ARM微处理器的指令结构
      ARM微处理器的在较新的体系结构中支持两种指令集:ARM指令集和Thumb指令集。其中,ARM指令为32位的长度,Thumb指令为16位长度。Thumb指令集为ARM指令集的功能子集,但与等价的ARM代码相比较,可节省30%~40%以上的存储空间,同时具备32位代码的所有优点。
      关于ARM处理器的指令结构,在后面的相关章节将会详细描述。
      1.5 ARM微处理器的应用选型
      鉴于ARM微处理器的众多优点,随着国内外嵌入式应用领域的逐步发展,ARM微处理器必然会获得广泛的重视和应用。但是,由于ARM微处理器有多达十几种的内核结构,几十个芯片生产厂家,以及千变万化的内部功能配置组合,给开发人员在选择方案时带来一定的困难,所以,对ARM芯片做一些对比研究是十分必要的。
      以下从应用的角度出发,对在选择ARM微处理器时所应考虑的主要问题做一些简要的探讨。
      ARM微处理器内核的选择
      从前面所介绍的内容可知,ARM微处理器包含一系列的内核结构,以适应不同的应用领域,用户如果希望使用WinCE或标准Linux等操作系统以减少软件开发时间,就需要选择ARM720T以上带有MMU(Memory Management Unit)功能的ARM芯片,ARM720T、ARM920T、ARM922T、ARM946T、Strong-ARM都带有MMU功能。而ARM7TDMI则没有MMU,不支持Windows CE和标准Linux,但目前有uCLinux等不需要MMU支持的操作系统可运行于ARM7TDMI硬件平台之上。事实上,uCLinux已经成功移植到多种不带MMU的微处理器平台上,并在稳定性和其他方面都有上佳表现。
      本书所讨论的S3C4510B即为一款不带MMU的ARM微处理器,可在其上运行uCLinux操作系统。
      系统的工作频率
      系统的工作频率在很大程度上决定了ARM微处理器的处理能力。ARM7系列微处理器的典型处理速度为0.9MIPS/MHz,常见的ARM7芯片系统主时钟为20MHz-133MHz,ARM9系列微处理器的典型处理速度为1.1MIPS/MHz,常见的ARM9的系统主时钟频率为100MHz-233MHz,ARM10最高可以达到700MHz。不同芯片对时钟的处理不同,有的芯片只需要一个主时钟频率,有的芯片内部时钟控制器可以分别为ARM核和USB、UART、DSP、音频等功能部件提供不同频率的时钟。
      芯片内存储器的容量
      大多数的ARM微处理器片内存储器的容量都不太大,需要用户在设计系统时外扩存储器,但也有部分芯片具有相对较大的片内存储空间,如ATMEL的AT91F40162就具有高达2MB的片内程序存储空间,用户在设计时可考虑选用这种类型,以简化系统的设计。
      片内外围电路的选择
      除ARM微处理器核以外,几乎所有的ARM芯片均根据各自不同的应用领域,扩展了相关功能模块,并集成在芯片之中,我们称之为片内外围电路,如USB接口、IIS接口、LCD控制器、键盘接口、RTC、ADC和DAC、DSP协处理器等,设计者应分析系统的需求,尽可能采用片内外围电路完成所需的功能,这样既可简化系统的设计,同时提高系统的可靠性。
    September 02

    [转载]漫谈手机发射功率

    浅谈手机发射功率
    笔者从事手机测试校准系统集成有段时间,感觉到手机发射功率在不同的系统、不同的协议下有很多的不同。笔者对此深感有意思,故把PHS、GSM、cdma2000 1x、wcdma下对手机发射功率的规定罗列于此,希望能给同行起到抛砖引玉的作用,斧正我的错误。

    一、手机发射功率的两个方面
    手机发射功率在PHS、GSM、cdma2000 1x、wcdma等协议中,被设计得越来越复杂,它的重要性已不言而喻,哪手机发射功率是大些好哪,还是小些好哪?事实上单纯的说大些好或者小些好,都实在不是一个明智的回答,因为在设计手机功率时,要考虑以下两个方面:

    1、在能保证正常通信情况下,手机发射功率越小越好
    *、手机发射功率越小,手机的耗电量就越小,待机时间、通话时间越长;
    *、手机发射功率越小,对同系统别的手机的干扰越小,这不仅给同系统别的手机创造了好的无线环境,同时对于cdma2000 1x、wcdma来说,这就意味着小区容量越大;
    *、手机发射功率越小,对别的无线设备干扰越小,这就给别的无线设备创造了好的无线环境;

    2、在有些情况下,为了能保证通信质量,手机发射功率希望能被调整的大些,再大些,再大些......
    *、手机在小区的远端时,为了保证手机信号经过长距离传输到达基站后,手机信号仍能被正确解调,也就是手机发射功率要足够大,以克服信号经过长距离传输的衰减;
    *、手机被建筑物或其它遮挡,在无线阴影区内,手机发射功率也要足够大,以克服手机信号必须经过多次的反射、折射及长距离传输的衰减;
    *、手机在干扰比较大的情况下,如邻信道、同信道干扰,阻塞等等,手机发射功率也要足够大,以克服噪声的干扰。

    综上所述,手机发射功率存在着两面性,一方面在能保证正常通信情况下,手机发射功率越小越好;另一方面,在有些情况下,为了能保证通信质量,手机发射功率必须要大一些,甚至要再大一些。这两方面看似矛盾,实为统一,准确表述为:手机必须发出足够大的功率,以保证通信质量,在保证通信质量的前提下,手机发射功率越小越好。换言之,手机发射功率最好根据实际情况能够被控制,该大则大,该小则小。

    二、PHS手机发射功率
    PHS(Personal Handyphone system的缩写)为日本独立开发出的第三代数字无绳电话系统——个人携带电话系统,它具有很多突出的优点:建设费用低、系统扩充方便,超低的资费标准,因协议简单,而使手机制造成本降低,最终导致手机拥有价格上的优势等等。PHS在中国被称为小灵通,在有些地方也称为“个人通信接入系统PAS(Personal Access System)”

    PHS采用日本RCR-STD28协议作为空中无线接口标准,采用微蜂窝技术,因此它必须建置较密集的基站。由于基站覆盖范围较小,其铺设就必须比高功率的移动电话基站密,适于低速状态下的移动。不过,新一代的PHS基站范围已扩大至500米。

    基于以上的情况,特别是采用微蜂窝技术,RCR-STD28规定手机的发射平均功率≤10mW,峰值功率≤80mW,发射功率不可控。除此之外,有关PHS手机发射功率的测量还有
    1、载波关断泄漏功率≤80nW
    2、发射瞬态响应特性:脉冲上升、下降时间≤13μS
    3、杂散发射功率相对载波电平(衰减量)≥50dB,或绝对电平≤2.5μW。

    从以上的情况不难看出,PHS手机在小区远端,或阴影区,或受到干扰,是不能以再提高发射功率,以抵消无线信号的长距离传输的损耗,或建筑物等的遮挡损耗,或抵御干扰。这实际上导致的结果就是手机与基站之间的无线链路很脆弱,这是PHS手机协议上的根本弱点之一。

    反过来从协议对手机发射功率的规定中我们也不难看出,PHS只能采用微蜂窝技术,通过建置较密集的基站抵消远近效应和阴影效应,否则就会出现大量的无信号区域和通信质量差等问题。在受到干扰,通信质量降低的情况下,手机也无法通过提高发射功率的办法,来保证通信质量。

    由于PHS手机发射功率比较小,对别的手机或无线设备干扰也小,它的待机时间、通话时间都比较长,由于PHS手机发射功率不受控制,协议简单,手机制造成本也相对较低。

    三、GSM手机发射功率
    GSM协议规定,手机发射功率是可以被基站控制的。基站通过下行SACCH信道,发出命令控制手机的发射功率级别,每个功率级别差2dB,GSM900 手机最大发射功率级别是5(33dBm),最小发射功率级别是19(5dBm),DCS1800手机最大发射功率级别是0(30dBm),最小发射功率级别是15(0dBm)。

    从以上不难看出当手机远离基站,或者处于无线阴影区时,基站可以命令手机发出较大功率,直至33dBm(GSM900),以克服远距离传输或建筑物遮挡所造成的信号损耗。如果手机离基站很近,且无任何遮挡物时,基站可以命令手机发出较小功率,直至5dBm(GSM900),以减少手机对同信道、相邻信道的其它GSM用户的干扰和其它无线设备的干扰,而且这样还可以有效延长手机待机时间、通话时间。

    从以上不难看出GSM手机发出的最低功率仅为5dBm(GSM900),约为3.2mW,这比PHS的平均功率10mW要小,同时GSM手机发出的最大功率33dBm(GSM900),约为2W,这个信号相对来说是巨大的,对这种大信号不加以严格规定,其干扰也是巨大的。因此GSM就手机发射信号除了发射功率的规定以外,在其它方面也作了适当的规定。(注意:这里是适当的规定,如果规定偏严无疑会加大手机制造成本,如果偏松,无疑会加大干扰。)具体有如下几个方面:

    1、Power versus Time
    由于GSM是TDMA系统,因此GSM协议通过一个功率对时间的模板来严格限制发射功率在时间域的变化情况,以减少干扰,尤其是对同信道其他时隙的用户的干扰。

    2、Output RF Spectrum Due to Modulation
    3、Output RF Spectrum Due to Ramping
    GSM通过对手机发射信号的调制谱和切换谱的规定,来限制手机发射信号时的频谱带宽和形状,以减少干扰,尤其是邻信道用户的干扰。

    拿GSM协议和PHS协议对比来看,GSM为保证通信质量,规定了手机的发射功率是受基站控制的,根据需要可大可小,但同时又严格规定手机发射信号在时间域和频率域的“形状”(PvT,ORFS),这无疑又极大的限制了手机对外的干扰。而PHS手机的发射功率不可再增大,因此PHS手机与基站之间的无线链路很脆弱的弱点,只能通过建置较密集的基站来解决,这无疑又加大了系统的投资。当然由于它的发射信号始终比较小,信号在时域和频域上的要求也不用很严,生产制造成本、测试成本也都跟着降了下来。

    从以上不难看出,同为时分多址系统,单从手机发射功率这点就能看出来,GSM系统优于PHS系统。

    四、cdma2000 1x手机发射功率
    cdma顾名思义是码分多址,因此在一个小区内的所有用户,都是同时在同一个频率上通讯,因此每个用户都回受到同小区的其它用户的干扰,每个用户都会干扰同小区的其它用户,因此人们也把cdma称之为自干扰系统。

    CDMA的基本技术之一是功率控制。因为限制CDMA系统容量的因素是总干扰功率,所以控制每个移动台的功率是获得最大容量的关键。在给定条件下,CDMA移动台的功率被控制到能够保证接收话音质量的最小功率。结果是每个移动台到达基站的信号电平几乎相同。这样,每台移动台对其他移动台的干扰被控制到最小。因此CDMA系统容量也被称为“软容量”,也就是CDMA可以通过降低通信质量来提高系统容量。

    如果移动台发射功率过大,会对其他用户带来干扰。它会作为其他接收者的背景噪声存在。如果某用户为了获得完美的话音而没有限制的升高发射信号功率,那么他将不仅影响到本网络的其他用户的通话,而且会影响到该频段上其他通信系统用户的使用。

    下面以cdma2000 1x(cdma95类似)为例,详细介绍有关功率控制与测试。cdma2000 1x反向链路采用两种形式的功率控制:开环功率控制和闭环功率控制。

    先看开环功率控制:它是假定前向路径损耗与反向路径损耗是相似的链路为前提的。将发射功率与接收功率的总和设置为一个常数,通常为-73dB。[移动台根据在整个1.2288MHz频段接收到的总信号能量(就是在导频、寻呼、同步和业务信道的功率,其中含有从服务基站来的信号与相同频率相邻基站的信号总和来)来调整它的发射功率]

    例如:如果移动台接收到的信号功率为-85dBm,这时它的发射功率应当为:-73-(-85)=12dBm

    闭环功率控制:基站监视从每个移动台接收的功率并命令移动台以固定的步长1dB(0.5 dB、0.25dB)增加或降低功率(不能保持不变)。这个过程每1.25ms一次(每秒钟重复800次)

    从以上资料不难看出,cdma2000 1x不断精确控制手机的发射功率,以达到在能够保证接收质量的情况下的最小功率,下面详细介绍 cdma2000 1x为实现这个目的所作的有关功率方面的测试规定。

    1、Open Loop Output
    这部分主要以基站发出大信号、中信号、小信号三种状况下,来检测手机是否能正确估算出开环输出功率,以及开环输出功率范围。

    2、Time Response of Open Loop
    这部分主要保证,手机在不断运动,或者其他原因,导致接受到基站的信号持续变化时,手机是否能根据这种变化能快速、持续调整开环输出功率。

    3、Closed Loop Power Range
    对于闭环功率控制,基站命令手机进行输出功率调整以优化功率输出。基于收到的电平,基站命令手机增加和降低输出功率,每1.25 ms变化1 dB(800次/秒)。测试闭环功率性能的标准方法包括验证整个功率范围及手机闭环功率控制范围的线性。CDMA手机必须演示±24dB的闭环功率控制范围以及定义的改变功率的速度,以确定手机是否能跟上基站的命令。

    4、Maximum Output Power和Minimum Output Power
    根据以上的介绍,其实基站对手机发射的绝对功率并不是很重视,它仅仅是要求手机能根据自己发出的功率上升指令或功率下降指令自动调整输出功率即可,且最好手机能发出无限大或无限小的功率来,但这个要求对手机制造商来说,实在是苛刻,且会无限制的提高手机制造成本,因此折中的方案是将手机按发射功率分类,不同类的手机最大功率必须达到各自要求,也就是至少要大于标准规定的最大功率的下限,小于标准规定的最大功率的上限,使其在小区远端或无线阴影中也能较好通讯。同时要求手机必须能够输出小于最小功率的功率值来,也就是在无线环境比较好,且手机与基站很近时,手机能把自己的输出功率降得很低,以确保对其它手机的最小干扰和对电池的最小消耗。

    5、Standby Power
    cdma2000 1x规定手机待机功率要小于-61 dBm,这既保证了对外干扰很小,又保证了在待机时间对电池的小消耗,延长了手机的待机时间。

    五、wcdma手机发射功率
    GSM和wcdma虽然同为欧洲标准,但wcdma毕竟是码分多址的,它采纳,也必须采纳cdma中很多稳定成熟的技术和方案,至少在对手记发射功率控制这块,wcdma和cdma2000 1x就非常类似,只是wcdma对手机功率控制要求更精准、更严格。

    笔者认为这里的原因是wcdma毕竟是码分多址的技术,它需要采用功率控制技术,来平衡用户功率,以保证系统每个用户的通信质量和系统的最大容量。虽然GSM和wcdma同为欧洲标准,而且GSM是第二代标准,wcdma是第三代标准,GSM尽管也采用了功率控制技术,但区别还是巨大的:

    (1) GSM功率控制速率要慢得多,对功率控制升多少、降多少要求并不是很精准,也不是很严格;
    (2) GSM对功率控制依赖程度要低,而CDMA没有了功率控制将几乎无法工作。

    事实上在W—CDMA中,上行链路采用开环功控和闭环功控两种方式。当上行链路没有建立时,开环功控用来调节物理随机接入信道的发射功率。链路建立之后,使用闭环功控。闭环功控包括内环功控和外环功控。外环功控以误码率或者误帧率作为控制目标,内环功控以信干比作为控制目标。下行链路只有闭环功控。

    1、Open Loop Power
    这部分主要以基站发出大信号、中信号、小信号三种状况下,来检测手机是否能正确估算出开环输出功率,以及开环输出功率范围。具体计算公式为:PRACH Preamble Initial Power = (P-CPICH DL TX Power) - (CPICH_RSCP)+ (UL Interference) + (Constant value)

    2、Inner Loop Power wcdma
    关于手机在内环功控方面作了较好的功率控制位的形式和算法的规定,手机在内环功控下,必须能发出–50dBm到+24 dBm范围内的信号,而且还要求手机能够很好相应基站所发出的功率控制位,当基站发出升(或降)1dB命令时,手机必须升(或降)1dB+/-0.5dB,当基站发出升(或降)10dB命令时,手机必须升(或降)10dB+/-2dB。同时wcdma还规定了A,B,C,D,E,F,G,H 8段区域,来测试手机。将这部分与cdma2000 1x 的闭环功率控制相比,可以看出虽然异曲同工,但wcdma的规定更严谨,更细致。

    3、Maximum Output Power和Minimum Output Power
    wcdma与cdma2000 1x在这方面非常类似,故不再赘述。

    通过以上的介绍,不难看出WCDMA与IS-95、CDMA 2000 1x没有本质不同,撇开IPR问题,所有的不同点无非是怎样才能更好发挥CDMA的优势、提高系统的性能如系统容量、通信质量和网络覆盖等。

    六、结束语
    前面所述仅是把各个标准里对手机发射功率的有关规定拿出来罗列和对比,挂一漏万。但管中窥豹,足见技术的发展和通信协议的进步。

    PHS和GSM同为时分多址系统,协议就手机输出功率方面的规定具有可比性,它们与cdma2000 1x、wcdma这些码分多址系统,在手机输出功率方面不具有可比性。码分多址近似的可以认为是在实时的(1.25ms一次),精确的(以0.25 dB)控制手机发射功率,而手机也要实时的、精确的相应控制(具体测试方法见上文),以保证系统的需要。由于多址方式的不同,这就决定了GSM没有必要搞码分多址哪种实时的、精确的、很复杂的功率控制(以节省制造、测试成本),当然也不能像PHS那样,不控制手机输出功率,即便是在微蜂窝内。

    在上文中,也是简单介绍了码分多址技术对手机发射功率的控制,事实上码分多址技术对基站和手机的发射功率的规定远不止这些,如接入试探功率、发射开/关控制,呼吸技术等等。现实的情况是,如果没有功率控制等无线资源管理技术的支持,码分多址的性能比时分多址更差。而这些笔者在本文都将其省略了,并不是说这些不重要,而是笔者认为这些与本文着眼点不太一致。

    总之,手机发射功率实在是个重要的指标,也是一柄锋利的双刃剑,一方面人们希望它足够大,以克服无线电波传播路径的损耗、发射、折射的损耗,克服其他无线电波的干扰,另一方面又希望它足够小,尽可能小的干扰别人,这点在码分多址系统中尤显突出。解决的办法就是要根据需要控制手机发射功率,在保证所有人的正常通信的情况下,尽可能的把所有手机的发射功率都降下来。当然,这些无疑会加大协议的复杂性,提高手机的制造成本,但这可以保证更多的人同时拥有更多的带宽,这是符合人们一直在追求的提高无线资源利用率这一目标的,毕竟频率资源是不可再生的资源,而手机的制造成本会通过手机的批量生产,最终会降下来。

    [转载]上拉电阻下拉电阻的总结

    上拉电阻:
    1、当TTL电路驱动COMS电路时,如果TTL电路输出的高电平低于COMS电路的最低高电平(一般为3.5V),这时就需要在TTL的输出端接上拉电阻,以提高输出高电平的值。
    2、OC门电路必须加上拉电阻,才能使用。
    3、为加大输出引脚的驱动能力,有的单片机管脚上也常使用上拉电阻。
    4、在COMS芯片上,为了防止静电造成损坏,不用的管脚不能悬空,一般接上拉电阻产生降低输入阻抗,提供泄荷通路。
    5、芯片的管脚加上拉电阻来提高输出电平,从而提高芯片输入信号的噪声容限增强抗干扰能力。
    6、提高总线的抗电磁干扰能力。管脚悬空就比较容易接受外界的电磁干扰。
    7、长线传输中电阻不匹配容易引起反射波干扰,加上下拉电阻是电阻匹配,有效的抑制反射波干扰。
    上拉电阻阻值的选择原则包括:
    1、从节约功耗及芯片的灌电流能力考虑应当足够大;电阻大,电流小。
    2、从确保足够的驱动电流考虑应当足够小;电阻小,电流大。
    3、对于高速电路,过大的上拉电阻可能边沿变平缓。综合考虑
    以上三点,通常在1k到10k之间选取。对下拉电阻也有类似道理
    对上拉电阻和下拉电阻的选择应结合开关管特性和下级电路的输入特性进行设定,主要需要考虑以下几个因素:
    1. 驱动能力与功耗的平衡。以上拉电阻为例,一般地说,上拉电阻越小,驱动能力越强,但功耗越大,设计是应注意两者之间的均衡。
    2. 下级电路的驱动需求。同样以上拉电阻为例,当输出高电平时,开关管断开,上拉电阻应适当选择以能够向下级电路提供足够的电流。
    3. 高低电平的设定。不同电路的高低电平的门槛电平会有不同,电阻应适当设定以确保能输出正确的电平。以上拉电阻为例,当输出低电平时,开关管导通,上拉电阻和开关管导通电阻分压值应确保在零电平门槛之下。
    4. 频率特性。以上拉电阻为例,上拉电阻和开关管漏源级之间的电容和下级电路之间的输入电容会形成RC延迟,电阻越大,延迟越大。上拉电阻的设定应考虑电路在这方面的需求。
    下拉电阻的设定的原则和上拉电阻是一样的。
    OC门输出高电平时是一个高阻态,其上拉电流要由上拉电阻来提供,设输入端每端口不大于100uA,设输出口驱动电流约500uA,标准工作电压是5V,输入口的高低电平门限为0.8V(低于此值为低电平);2V(高电平门限值)。
    选上拉电阻时:
    500uA x 8.4K= 4.2即选大于8.4K时输出端能下拉至0.8V以下,此为最小阻值,再小就拉不下来了。如果输出口驱动电流较大,则阻值可减小,保证下拉时能低于0.8V即可。
    当输出高电平时,忽略管子的漏电流,两输入口需200uA
    200uA x15K=3V即上拉电阻压降为3V,输出口可达到2V,此阻值为最大阻值,再大就拉不到2V了。选10K可用。COMS门的可参考74HC系列
    设计时管子的漏电流不可忽略,IO口实际电流在不同电平下也是不同的,上述仅仅是原理,一句话概括为:输出高电平时要喂饱后面的输入口,输出低电平不要把输出口喂撑了(否则多余的电流喂给了级联的输入口,高于低电平门限值就不可靠了)                                      

     

    在数字电路中不用的输入脚都要接固定电平,通过1k电阻接高电平或接地。
    1. 电阻作用:
    l 接电组就是为了防止输入端悬空
    l 减弱外部电流对芯片产生的干扰
    l 保护cmos内的保护二极管,一般电流不大于10mA
    l 上拉和下拉、限流
    l 1. 改变电平的电位,常用在TTL-CMOS匹配
    2. 在引脚悬空时有确定的状态
    3.增加高电平输出时的驱动能力。
    4、为OC门提供电流
    l 那要看输出口驱动的是什么器件,如果该器件需要高电压的话,而输出口的输出电压又不够,就需要加上拉电阻。
    l 如果有上拉电阻那它的端口在默认值为高电平你要控制它必须用低电平才能控制如三态门电路三极管的集电极,或二极管正极去控制把上拉电阻的电流拉下来成为低电平。反之,
    l 尤其用在接口电路中,为了得到确定的电平,一般采用这种方法,以保证正确的电路状态,以免发生意外,比如,在电机控制中,逆变桥上下桥臂不能直通,如果它们都用同一个单片机来驱动,必须设置初始状态.防止直通!

    2、定义:
    l 上拉就是将不确定的信号通过一个电阻嵌位在高电平!电阻同时起限流作用!下拉同理!
    l 上拉是对器件注入电流,下拉是输出电流
    l 弱强只是上拉电阻的阻值不同,没有什么严格区分
    l 对于非集电极(或漏极)开路输出型电路(如普通门电路)提升电流和电压的能力是有限的,上拉电阻的功能主要是为集电极开路输出型电路输出电流通道。

    3、为什么要使用拉电阻:
    l 一般作单键触发使用时,如果IC本身没有内接电阻,为了使单键维持在不被触发的状态或是触发后回到原状态,必须在IC外部另接一电阻。
    l 数字电路有三种状态:高电平、低电平、和高阻状态,有些应用场合不希望出现高阻状态,可以通过上拉电阻或下拉电阻的方式使处于稳定状态,具体视设计要求而定!
    l 一般说的是I/O端口,有的可以设置,有的不可以设置,有的是内置,有的是需要外接,I/O端口的输出类似与一个三极管的C,当C接通过一个电阻和电源连接在一起的时候,该电阻成为上C拉电阻,也就是说,如果该端口正常时为高电平,C通过一个电阻和地连接在一起的时候,该电阻称为下拉电阻,使该端口平时为低电平,作用吗:
    比如:当一个接有上拉电阻的端口设为输如状态时,他的常态就为高电平,用于检测低电平的输入。
    l 上拉电阻是用来解决总线驱动能力不足时提供电流的。一般说法是拉电流,下拉电阻是用来吸收电流的,也就是你同学说的灌电流