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54 MHz 的典型带宽增加到

500 MHz 至2GHz, 提供了点波束频率复用, 并且能 够实现千兆位 IP 连接. 因此, 5G 需要带来同样的技术进步. 图1. FCC 5G 前沿频段

2015 年10 月, 美国联邦通信委员会 (FCC) 为5G 业务分配了三个毫米波频段;

这些频 段被称为 5G 业务的前沿频谱. 还有更多高于

24 GHz 的频谱正在调研中.

28 GHz 频段支持

850 MHz 带宽;

37 至40 GHz 频段支持

3 GHz 带宽;

64 至71 GHz 的 免许可频段支持巨大的

7 GHz 带宽. 这些频谱和带宽分配使 5G 业务成为可能. 27.5 至28.35 GHz >

24GHz BW:850MHz 1600MHz 1400MHz 7000MHz

37 至38.6 38.6 至40

64 至71 免许可

04 | 是德科技 | 使用 FieldFox 手持式分析仪进行空中性能测量和评测――应用指南 毫米波链路传播和链路预算 商用无线业务频率低于

6 GHz, 包括 Wi-Fi. 这些频段的信道特征显而易见, 有很多设计 工具可以使用. 但是, 部署毫米波频段以便在用户设备和基站 (BS) 之间提供链路, 面临 着多重技术挑战. 首先要了解的事情之一就是毫米波路径损耗属性, 构建可预测的数学 模型. 图2. 影响 5G 无线接收信号电平的各种因素 5G 链路包括无线传播环境中的视距 (LOS) 和非视距 (NLOS) 元器件. LOS 接近于自由 空间路径损耗 (但在

60 GHz 以上并不精确) , 而NLOS 路径损耗则极大偏离了自由空 间. 典型的流程是在特定频率和地形条件下进行传播损耗测量, 然后进行曲线拟合来找 到指数 n 的损耗. 综合路径损耗与 (发射和接收天线间距) n 成比例, 此处的 n 是指数损 耗, 范围从

2 至4. 自由空间路径损耗 = (4πd/λ)

2 (d: 距离;

λ: 波长) 自由空间路径损耗 (dB) = 92.45 +

20 log (距离 (km) ) +

20 log (频率 (GHz) ) 点对点微波通信要求在传播路径和地面上最近的障碍物之间留有空隙, 菲涅耳区理论即 说明了这一点. 如果该区域有 60% 是无障碍的, 那么就可进行视距传播. 然而, 5G 网络 的天线高度将更低, 这有可能带来很大的传播阻塞. 5G 毫米波链路预算与传统的次

6 GHz 无线链路预算有很大不同, 其会因雨衰、 阴影衰 落、 树叶、 大气吸收、 湿度和菲涅耳阻塞而导致额外损耗. 菲涅耳 区域

05 | 是德科技 | 使用 FieldFox 手持式分析仪进行空中性能测量和评测――应用指南 图3. 用于传播损耗测量的 ERTA 装置 下方为 5G 链路预算计算示例, 根据频段和信元类型可能会有所差异. 接收功率 (dBm) = 发射机功率 + 发射机天线增益 + 接收机天线增益 C 路径损耗 C 雨衰 (估计为

2 dB/200m) - 阴影衰落 (20 至30 dB) C 树叶衰落 (10 至50 dB) C 大气吸收 C 地形/湿度 C 菲涅耳阻塞 C 系统裕量 菲涅耳区域半径 (R) = 17.32 x √(d/4f) (d in km, f in GHz) 通过检视上方的等式, 显然可以得知很多因素都会削弱毫米波链路. 对于任何 5G 部署 团队来说, 链路预算是最需要关注的领域. 使用 FieldFox 进行传播损耗测量 Keysight FieldFox 手持式微波分析仪拥有称为扩展范围传输分析 (ERTA) 的工作模式. ERTA 要求两台 FieldFox 仪器相互连接, 一台作为发射机, 另一台作为接收机. 使用每台 仪器上的触发器同步测量. 使用以太网连接来设置频率范围, 以及从发射机至接收机传 输结果, 而接收机在此设置中永远为主设备. 在发射机一侧使用分路器, 以测量发射机 的输出功率, 从而使接收机一侧能够知道待传输的准确功率电平. 分析仪可以记录、 回 放和导出实时数据以供后续分析. 如果需要更长距离的测量, 以致于无法使用物理电缆进行连接, 这时就可以使用外部笔记 本电脑来控制两台 FieldFox 分析仪, 并采用软件触发来执行 ERTA 测量, 速度稍有降低. 路径损耗/链路预算测量和验证 扩展范围传输分析测量装置 无线链路 触发输入 发射机 接收机 触发输出 以太网电缆 触发输出 触发输入