根据读者的要求,本篇我们继续学习tis的计算公式。我们知道tis跟trp是对应的,一个是接收机的总辐射灵敏度,一个是发射机的总辐射功率。在3gpp 5g nr无天线传导口的1-o基站以及1-o和2-o的基站/终端测量中,虽有trp的要求,但却没有tis的要求,仅要求eis。那么目前真正有tis测量需求的,是ctia的终端ota标准,以及3gpp关于5g nr fr1的ota测试标准(正在制定过程中)。
01
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tis/trs
对于tis(total isotropic sensitivity:总的各向同性的灵敏度),在3gpp中称为trs(total radiated sensitivity,总辐射灵敏度)。我们可以认为是同一种概念的两种表达。
在ctia标准中,tis的离散化公式如下所示:
而3gpp 38.834中trs的离散化公式也基本follow了ctia标准:
其中eis是在每个方向和极化测量的辐射 effective isotropic sensitivity:有效各向同性灵敏度。相当于trp计算公式中需测量的eirp。n和m以及θ和ϕ 角,
同trp中的定义是一样的。trp的计算公式-1
1.trp tis/trs;
2.eirp eis;
我们想当然地觉得tis/trs应该跟trp是一样的,那为什么公式表达跟trp有如此差别呢?tis/trs的积分计算形式为什么是倒数形式呢?是不是觉得tis/trs的公式应该类似trp,是这样的?
其实这本没有错,关键是我们在探寻两个极化的eisθ和eisϕ时,出现了问题。
如果我们在计算trp的时候,将eirp写成下式是理所当然的:
然而,如果我们将eis也写成类似上面的式子,就大错特错了。
原因是:eirp可以通过两个极化值线性功率相加求和的方式来计算,然而eis与eirp不同,eis是ber,bler,吞吐量...高于阈值的最小功率。比方说,当eis接收到功率-80dbm时,计算出的误码率/吞吐量等符合要求。此时需要将功率继续降低至-81dbm,-82dbm,等等,直到ber,bler,吞吐量等下降到阈值以下,记录此时的eis的值,即为所需要的值。如果按照上面的公式来计算两个极化测到的eisθ和eisϕ,那么得出的结果必然是比那个较高的(也就是较差的灵敏度)的那个极化的eis更高(或更差)。例如:
1.eisθ = -79.72 dbm;
2. eisϕ = -83.45 dbm;
3. 如果按照上面错误的公式计算,则
4. eis = -78.19 dbm
显然不应该是我们所要的结论。
02
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tis的公式推导
但我们仍然可以借鉴trp的公式对tis进行改造,我们先来复习一下trp的积分公式:
由上图,我们可以将eut接收器的总灵敏度ps用下面的积分公式来表示。可以将ptis挪到积分运算里面,则ptis与天线分别在(θ,ϕ)方向上的增益g相乘(db相加)即为那个极化的eis。所以从这个原则上说,trs/tis与trp的公式形式是一致的。
接下来我们可以将天线分别在(θ,ϕ)方向上的增益g替换成以下形式:gx,eut是eut的天线在(θ,ϕ)方向上的相对各向同性增益(在极化x)。eisx(θ,ϕ)辐射灵敏度相当于在(θ,ϕ)方向上,在极化x输入的最小信号功率,这个功率能够满足ber,bler,吞吐量等的最低性能标准。
所以有下面的推导:
到了这一步,再进行离散化,参考trp的计算公式-1中的结论,则得到:
其实,如果天线效率为100%,则tis=ps。我们只是利用他们做了一个相互的推导,得到我们希望得到的结论。
trp tis/trs;eirp eis;eisθ = -79.72 dbm;eisϕ = -83.45 dbm;如果按照上面错误的公式计算,则eis = -78.19 dbm
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