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          E-Band微波,未來移動寬帶承載舞臺的明星

          作者: 時間:2012-06-06 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          是常見的無線通信技術(shù),以其遠距離、大容量、部署快捷、抗損強的特點被廣泛應(yīng)用于各類通信系統(tǒng)的中繼和回傳。持續(xù)的需求,常規(guī)6GHz~38GHz的頻譜資源已經(jīng)被迅速消耗殆盡,通信向更高頻段擴展已成為必然趨勢。微波早在2001年和2003年被ITU-R(國際電聯(lián)無線組織)所發(fā)布,主要包括”60GHz”和”80GHz”的高頻段微波通信,60GHz免費頻段較早為軍方和行業(yè)客戶使用,對運營商來說,80GHz微波頻段將會是重要的無線傳輸手段。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/154716.htm

          天然實現(xiàn)微波傳輸大帶寬

          圖1:ITU-R建議的微波通信頻段

          微波80GHz頻段由71G~76G/81G~86G頻譜資源構(gòu)成的,既是目前民用微波通信領(lǐng)域發(fā)布的最高傳送頻段,也是迄今為止 ITU-R一次性發(fā)放的頻譜資源中波道間隔最大的一次。從上圖1可以看出,80GHz E-Band頻段擁有10GHz的收發(fā)間隔(TR間隔),以及總共5GHz的可調(diào)制帶寬。按照1Hz傳送1bit這樣最基本的傳送能力計算,5GHz的頻帶寬度使得空口G比特(Gbps)級高速率傳輸成為可能,這是以往常規(guī)低頻段的微波無法實現(xiàn)的。

          圖二:E-Band微波波導(dǎo)間隔示意圖

          常規(guī)頻段微波通信系統(tǒng)(6GHz-38GHz)傳送高帶寬的代價是很大的。主要采用的調(diào)制波道間隔為3.5MHz~56MHz,要傳輸數(shù)百兆帶寬的業(yè)務(wù)就必須采用高階調(diào)制模式。按照目前常規(guī)的最大波道間隔56MHz的和最高的調(diào)制模式256QAM,一條微波鏈路空口的標(biāo)準(zhǔn)傳輸容量也僅能達到 430Mbps左右。若要傳輸更大容量的業(yè)務(wù),就需要多條微波鏈路捆綁使用,無疑帶來了更高的成本和更復(fù)雜的系統(tǒng)配置。

          E-Band具有更寬的可調(diào)制波道間隔,故E-Band頻段的微波通信系統(tǒng)天然具有傳輸G比特以上業(yè)務(wù)容量的能力。以ECC(歐洲電子通信委員會)對80GHz頻段的定義為例,其建議的最小波道間隔為250MHz,整個5GHz的可用調(diào)制頻段劃被分成了19個子頻段,傳輸業(yè)務(wù)時使用的波道間隔可以是 1~4個250MHz子頻段的組合,當(dāng)最多4個250MHz子頻段組合在一起時,可調(diào)波道間隔最大可以達到1GHz,采用一定的更高階調(diào)制方式后,E- Band微波可以實現(xiàn)1~5Gbps的高容量空口傳輸。

          E-Band微波傳播的環(huán)境影響分析

          與傳統(tǒng)微波頻段類似,自然界的大氣(氧氣)吸收和雨衰也會對E-Band微波通信系統(tǒng)產(chǎn)生一定的影響。

          E-BAND微波大氣吸收損耗圖

          從上圖的高頻段無線信號大氣吸收損耗圖示可以看出,6GHz-38GHz的常規(guī)微波頻段正常情況下的氧氣吸收損耗大概在0.1dB/km左右,隨著頻率的增高,氧氣吸收的影響也逐漸加劇,在60GHz頻段附近達到一個高峰約14dB/km,隨后的70GHz-80GHz頻段附近,氧氣吸收回落到了與常規(guī)頻段接近的程度,約為0.35dB/km,對微波通信系統(tǒng)而言已基本可接受,這也是70GHz-80GHz頻段被建議規(guī)模用于電信運營商的E-Band微波的重要原因之一。此外,由于80GHz頻段屬于高頻信號,雨衰的影響相對會嚴(yán)重一些,25毫米/小時的大雨量會導(dǎo)致約10dB /km的衰耗,50毫米/小時的暴雨大概會導(dǎo)致約20dB/km的衰耗,而150毫米/小時的特大暴雨則可能導(dǎo)致高達約50dB/km的衰耗。不過,通常情況來說,只有赤道附近的N雨區(qū)和P雨區(qū)的國家和區(qū)域每年降雨有0.01%的可能超過100毫米/小時,所以雨衰對E-Band微波通信系統(tǒng)的嚴(yán)重影響只限在赤道附近降雨量豐富的某些特定國家和區(qū)域,地球上絕大多數(shù)區(qū)域因為降雨帶來的衰落基本均可以接受。

          對E-Band頻段的微波通信系統(tǒng),按照ITU(國際電聯(lián))定義的雨區(qū)進行規(guī)劃統(tǒng)計可以發(fā)現(xiàn),在除N雨區(qū)和P雨區(qū)之外的其它地區(qū),在年可用度要求為99.9%的條件下傳送1Gbps業(yè)務(wù),一跳微波天線之間的通信距離可以達到5km左右;若年可用度要求增加到99.999%,傳輸距離也能夠確保達到1.5km左右。所以環(huán)境對E-Band微波的影響有限,E-Band微波的應(yīng)用場景還是十分廣泛的。

          E-Band微波通信系統(tǒng)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢

          近年來,隨著無線通信網(wǎng)絡(luò)從GSM、UMTS發(fā)展到LTE,回傳網(wǎng)絡(luò)所需要的帶寬需求大幅增長。對電信運營商而言,E-BAND微波的應(yīng)用無疑拓寬了無線傳輸緊張的頻率資源,特別是對于無線網(wǎng)絡(luò)大量部署的LTE基站,E-BAND能以更寬的頻譜資源滿足其超大帶寬的需求。需要說明的是,為適應(yīng)短距離密集業(yè)務(wù)點傳輸?shù)男枨螅珽-BAND微波產(chǎn)品均設(shè)計成全室外形態(tài)(Fully Outdoor),以便于實現(xiàn)靈活的“零站址”安裝。

          E-BAND微波在LTE無線回傳中的應(yīng)用

          頻譜開放和使用情況

          常規(guī)頻段的微波通信不僅面臨頻譜資源逐漸耗盡的問題,其高昂的牌照(License)購買或租賃費用也給用戶帶來了巨大的成本壓力。有鑒于此,為推動電信運營商等用戶更好地進行網(wǎng)絡(luò)建設(shè),做為常規(guī)微波頻段補充的E-BAND微波,從目前已開放其使用的各國調(diào)研來看,頻譜資源以象征性的低使用費(Light-license)為主。目前,在北美、歐洲、中東、南非和亞太的部分國家都已經(jīng)開放了E-Band頻段的使用,各國運營商也紛紛開始進行 E-BAND微波用于無線下一代無線網(wǎng)絡(luò)回傳的試驗。

          規(guī)?;逃妹媾R的問題

          對71GHz-86GHz待商用的E-BAND頻段來說,當(dāng)前面臨著標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)業(yè)鏈不成熟的問題。

          現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)僅對波段劃分、系統(tǒng)性能指標(biāo)和天線指標(biāo)三個方面做了初始定義,對業(yè)務(wù)層的規(guī)劃,特別是密集部署的鄰道干擾等實際應(yīng)用問題尚未有規(guī)范和經(jīng)驗數(shù)據(jù)。同時由于E-Band微波技術(shù)最初是應(yīng)用于軍事和汽車行業(yè),對電信行業(yè)來說尚處于產(chǎn)業(yè)啟動階段,目前只有極少數(shù)企業(yè)提供商用部件,產(chǎn)品質(zhì)量不可靠、價格昂貴且市場供應(yīng)不穩(wěn)定,當(dāng)前還難以適應(yīng)大規(guī)模商用部屬的需求。

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