WiMAX网络中移动发射功率的考虑因素

　　不过，说到底，PA 功耗对电池寿命的影响很大，尽可能提高 PA效率是很重要的。

　　可用供电电压

　　移动 WiMAX 设备直接由移动台的电池供电，而电池的供电电压在使用期间变化很大。在刚充满电时，电池的工作电压在 4.8V 左右。随着电池的放电，供电电压逐渐下降，设备断电之前的最小实际供电电压一般为 2.7V。大多数制造商都希望这个使用范围尽可能地大，故规定功率放大器必须在 3.3V 时真正地提供全额定功率 (有时为3.0V)。要在这些条件下提供大功率存在一些重大挑战。正如大多数电路设计人员所知，低供电电压需要大电流，这就意味着超低的输出阻抗。因此，很难让低阻抗PA输出匹配50欧姆天线。如果需要更高的输出功率，阻抗就变得更低，要在 PA 与天线间获得良好的宽带匹配就愈发困难。

　　监管要求

　　法规监管要求也对PA能够提供的功率制定了严格的限制。一个理想的线性PA应该只利用输入信号产生原始频率。但在现实中，PA 的非线性度会通过互调失真 (intermodulation distortion, IMD) 而引入新的频率，这些带外信号可能干扰相邻信道的用户 (被称为频谱增生或频谱泄漏)。

　　监管机构对带外发射的功率制定有严格的规范。例如，对于2.5GHz 频带的移动设备，美国联邦通信委员会 (FCC) 规定 (注4)，在设备指定频带之外5.5MHz处测得的发射功率必须小于 -25 dBm/MHz。由于这一限值是绝对功率测量值，随着输出功率增加，需要越来越大的带外发射抑制，功率放大器的线性度必须越来越高。比如，信道带宽为10 MHz，发射功率 +23 dBm 时，要获得 -25 dBm/MHz就需要23-10log(10)+25=38 dB 的净抑制。24.5 dBm 的发射功率需要39.5 dB 的抑制。因此，随着输出功率的增加，满足监管要求也变得越来越困难。为了减小IMD失真，PA的线性度必须提高，结果是PA的效率随输出功率目标的提高而下降。

　　权衡的重要性

　　毋庸置疑，对移动WiMAX网络而言，较高的发射功率十分重要。目前部署中的网络规定最小发射功率为 +23 dBm。每一个发射功率大于 +23 dBm的用户入网都会提高总体网络效率。不过，发射功率越高，功耗也相应增加。因此，在采用更高的输出功率时，功率放大器的效率变得更加重要。

　　注1：IEEE Std 802.16e-2005第 8.4.13 节

　　注2：Mobile WiMAX 第1章：Overview and Performance 表11

　　注3：Mobile WiMAX 第 1章：A Technical Overview and Performance Evaluation第5.2节 (由 WiMAX 论坛出版)

　　注 4：FCC 47/CFR 27.53(I.)

　　补充：

　　为什么WiMAX 的PA效率这么低？

　　尖端 WiMAX PA 的效率为 20%。许多GSM 系统设计人员也许对区区 20% 的效率不屑一顾，因为 GSM PA很容易就可以获得超过50% 的效率。那为什么WiMAX PA的效率就这么低呢？原因在于与WiMAX 相比，GSM 的线性度要求宽松得多，所以推动 GSM PA效率的力度就可以大很多。再者，WiMAX中所采用的 OFDM 调制产生峰均功率比 (PAPR) 为6 到 7 dB的信号，而GSM 的 PAPR 为0 dB (恒包络)。当然，OFDM 也有大量优势，包括高频谱效率和出色的抗衰减性，这些特性对移动WiMAX这样的大带宽移动应用是非常重要的。