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5G毫米波發(fā)射功率究竟有多大?

iotmag ? 來源:speedtest.cn ? 作者:speedtest.cn ? 2021-04-25 11:23 ? 次閱讀

移動(dòng)通信要解決的,無外乎是覆蓋和容量。為了解決好這倆難題,5G是海納百川,用上了各種頻段來取長補(bǔ)短。本期蜉蝣君要和大家一起探討的,正是實(shí)現(xiàn)覆蓋和容量這兩者的基礎(chǔ):不同頻段設(shè)備發(fā)射功率的表達(dá)。

毫米波的發(fā)射功率竟然用EIRP?發(fā)射功率,難道不是用瓦特來表示嗎?下面請幾位選手宏站發(fā)言(以宏站為例)。

700M:我的頻率低,是解決覆蓋的好手,采用4T4R的RRU,發(fā)射功率4x40=160瓦!

2100M:我的頻率不高不低,覆蓋和容量都拿手,也采用4T4R的RRU,發(fā)射功率4x60=240瓦!3500M:我的頻率稍微高了些,覆蓋差點(diǎn)但帶寬大,容量高!我采用64T64R的AAU,發(fā)射功率320瓦!

毫米波:我叫高頻,覆蓋雖弱但帶寬超大,容量超高!我采用4T4R的AAU,內(nèi)含768天線,EIRP為65dBm!嗯?這位新同學(xué),你很是新潮啊,發(fā)射功率就是發(fā)射功率,用EIRP是什么鬼?65dBm這個(gè)值我們還是懂的,給你換算成瓦吧。65dBm = 3162瓦!怪不得大家都要說5G基站費(fèi)電了,原來毫米波AAU的發(fā)射功率這么高!

為什么用EIRP?毫米波:大家莫怪,EIRP的全稱是Effective Isotropic Radiated Power,又叫等效全向輻射功率,你們也都是有這個(gè)指標(biāo)的,只是不常用而已。發(fā)射信號(hào)必然會(huì)用到天線,一般的天線并不是向四周均勻發(fā)射,而是把能量定向集中在主瓣方向。

EIRP,就是表示在天線主瓣方向的信號(hào)強(qiáng)度,等效于多大功率的點(diǎn)源天線。點(diǎn)源天線就是一個(gè)假想的點(diǎn)狀的天線,會(huì)把信號(hào)源源不斷地向四周均勻散播,也叫各向同性天線。

如下圖所示,那個(gè)綠色的球,就表示點(diǎn)源天線把信號(hào)向各個(gè)方向均勻發(fā)射,而中間那個(gè)柱狀物,就表示定向天線發(fā)射把信號(hào)集中在一個(gè)方向發(fā)射。

由此可見,只需較小的功率,定向天線就能把信號(hào)發(fā)射地跟點(diǎn)源天線一樣遠(yuǎn)。因此,EIRP的值雖然看著大,實(shí)際上發(fā)射的功率并不大。

700M/2100M/3500M:且慢,我們說的是RRU或者AAU的發(fā)射功率,你說的好像就是天線的增益啊,這個(gè)我們懂,單位是dBi,跟EIRP有什么關(guān)系?

毫米波:且看下圖,你們就明白了!

天線的增益dBi這個(gè)單位,指的是天線主瓣的信號(hào),比同功率的點(diǎn)源天線強(qiáng)多少倍。但這是個(gè)相對(duì)值,并且天線不接RRU的話,也沒法發(fā)射信號(hào),多大功率更是無從談起。

要看發(fā)射多少功率,就得把RRU考慮進(jìn)來,結(jié)果大概就是這樣的:RRU發(fā)射功率是 x dBm,天線在主瓣方向的集中度是 y dBi,綜合起來相當(dāng)于 x + y dBm的點(diǎn)源天線!

也就是說,EIRP = RRU發(fā)射功率 + 天線增益。

現(xiàn)在問題已經(jīng)很清楚了,對(duì)于傳統(tǒng)RRU來說,它自身又沒有接天線,所以只能用發(fā)射功率來衡量,習(xí)慣上用多少瓦來表示。

比如前面的,700M RRU有4個(gè)端口,每個(gè)端口的發(fā)射功率最大40瓦,我們就說這個(gè)RRU的發(fā)射功率是4x40瓦。

對(duì)于中頻(2600M或者3500M)的AAU來說,設(shè)備雖然是RRU跟天線合體的,但天線能拆下來,后面的射頻接口的發(fā)射功率也能測量,因此發(fā)射功率用瓦來表示也沒毛病,把天線的增益分開說也行。

但毫米波就不同了,它的頻段高波長小,因此天線尺寸非常小,一個(gè)AAU內(nèi)部能塞下768個(gè),甚至1024個(gè)天線,每個(gè)天線跟背后的功放單元都被波束賦形芯片集成在一起了,完全沒法分開。

因此,毫米波AAU就只能通過空中傳播來測試從天線發(fā)射出來的信號(hào)強(qiáng)度,當(dāng)然就只能用EIRP來表示了。這種測試方法也順理成章地叫做OTA(Over The Air)測試。

3GPP對(duì)基站類型的定義

由于毫米波和其他頻段的差異,3GPP早就定義了一串代碼,用來區(qū)分不同類型基站功率的表達(dá)和測試方式。

4f63cbe2-a575-11eb-aece-12bb97331649.png

粗略一看,里面的“BS”表示基站,“type”則毫無疑問是類型的意思。因此這串代碼大體的含義是基站類型:1-C,1-H,1-O,2-O。

后面的1和2則代表不同的頻段。1代表FR1,也就是Sub6G頻段,2代表FR2,也就是毫米波頻段。

剩下的就是最后一位的核心代碼,其中C代表Conduct,意為傳導(dǎo),也就是傳統(tǒng)RRU測試可以通過線纜連接來進(jìn)行發(fā)射功率的測試。

H代表Hybrid,意為混合的,也就是中頻(2600M或3500M)的AAU既可以把天線拆下來,像普通RRU一樣測試功率,也要把天線裝上,測試其他指標(biāo)。

O則代表Over the air或者OTA,就是毫米波AAU的方式了,射頻和天線密不可分,只能通過空中傳播來測試所有指標(biāo)(最重要的就是EIRP)。

4f7ef2f0-a575-11eb-aece-12bb97331649.png

最后,我們再回到最初的問題,毫米波AAU的發(fā)射功率到底有多大?

其實(shí)毫米波內(nèi)部的功放發(fā)射功率很小,宏站AAU一般是2瓦(33dBm)左右,再加天線陣列增益,波束賦形增益等,對(duì)外表現(xiàn)的EIRP(等效全向輻射功率)就達(dá)到了65dBm。

但這個(gè)2瓦沒法測試,對(duì)外無法體現(xiàn),也沒有展示意義,因此毫米波的發(fā)射功率只體現(xiàn)EIRP。

好了,本期的內(nèi)容就到這里,希望對(duì)大家有所幫助。

編輯:jq

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原文標(biāo)題:5G毫米波,發(fā)射功率有多大?

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