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5G-Millimeterwellen – wie hoch ist die Sendeleistung?

2021-12-28 511

Die Mobilkommunikation muss im Wesentlichen nur die Netzabdeckung und die Kapazität verbessern. Um diese beiden Probleme zu lösen, ist 5G für alle Netze offen und nutzt verschiedene Frequenzbänder, um von den jeweiligen Stärken zu profitieren.
In dieser Ausgabe möchte Mayfly mit Ihnen über die Grundlage für die Erreichung von Abdeckung und Kapazität sprechen: die Darstellung der Sendeleistung von Geräten in verschiedenen Frequenzbändern.

   Wird EIRP für die Sendeleistung im Millimeterwellenbereich verwendet?
Wird die Sendeleistung nicht in Watt angegeben? Laden wir nun einige Teilnehmer ein, bei Macro Station zu sprechen (nehmen wir Macro Station als Beispiel).700MMeine Frequenz ist niedrig, und ich bin gut darin, Abdeckungsprobleme zu lösen. Ich verwende eine 4T4R RRU mit einer Sendeleistung von 4 x 40 = 160 Watt!2100MMeine Frequenz ist weder hoch noch niedrig, und ich habe sowohl eine gute Reichweite als auch eine gute Kapazität. Ich verwende außerdem eine 4T4R RRU mit einer Sendeleistung von 4 x 60 = 240 Watt!
3500MMeine Frequenz ist etwas höher und die Reichweite gering, aber Bandbreite und Kapazität sind hoch! Ich verwende eine 64T64R AAU mit einer Sendeleistung von 320 Watt!MillimeterwelleMein Name ist High Frequency. Obwohl die Reichweite gering ist, ist die Bandbreite enorm und die Kapazität extrem hoch! Ich nutze eine 4T4R AAU mit einer 768-Antenne, und die EIRP beträgt 65 dBm!Ähm? Du neuer Klassenkamerad, du bist ja total im Trend. Sendeleistung ist Sendeleistung. Was zum Teufel ist EIRP? Wir verstehen den Wert von 65 dBm noch, lass mich das mal in Watt umrechnen.65dBm = 3162µ!
Kein Wunder, dass alle sagen, 5G-Basisstationen verbrauchen Strom. Es stellt sich heraus, dass die Sendeleistung von Millimeterwellen-AAUs extrem hoch ist!

     为什么用EIRP?
MillimeterwelleKeine Sorge, Leute. Die vollständige Bezeichnung für EIRP lautet „Effektive isotrope Strahlungsleistung“, auch äquivalente isotrope Strahlungsleistung genannt. Ihr kennt diese Kennzahl auch, aber sie wird nicht häufig verwendet.
Antennen werden benötigt, um Signale zu senden. Im Allgemeinen senden Antennen nicht gleichmäßig umher, sondern bündeln die Energie in Richtung des Hauptstrahlkeulen.EIRP repräsentiert die Signalstärke in Richtung der Hauptkeule der Antenne, was der Leistungsfähigkeit einer Punktquellenantenne entspricht.
Eine Punktquellenantenne ist eine gedachte, punktförmige Antenne, die Signale kontinuierlich und gleichmäßig abstrahlt. Sie wird auch als isotrope Antenne bezeichnet.

 
 
 

Wie in der untenstehenden Abbildung dargestellt, bedeutet die grüne Kugel, dass die Punktquellenantenne das Signal gleichmäßig in alle Richtungen abstrahlt, und die Säule in der Mitte bedeutet, dass die Richtantenne das Signal in eine Richtung konzentriert abstrahlt.  

Man erkennt, dass Richtantennen mit weniger Leistung Signale über ähnlich große Entfernungen senden können wie Punktantennen. Obwohl der EIRP-Wert also hoch erscheint, ist die tatsächliche Sendeleistung nicht groß.
700M/2100M/3500MMoment mal, wir sprechen hier von der Sendeleistung der RRU oder AAU. Sie scheinen aber die Antennenverstärkung zu meinen. Das ist uns klar. Die Einheit ist dBi. Was hat das mit EIRP zu tun?MillimeterwelleSchau dir das Bild unten an, dann wirst du es verstehen!


Die Einheit des Antennengewinns in dBi gibt an, um wie viel das Signal der Hauptkeule einer Antenne stärker ist als das einer Punktquellenantenne gleicher Leistung. Dies ist jedoch ein relativer Wert. Ist die Antenne nicht mit der RRU verbunden, kann sie keine Signale senden, und ihre Sendeleistung lässt sich nicht bestimmen.
Um die tatsächliche Sendeleistung zu ermitteln, muss die RRU berücksichtigt werden. Das Ergebnis sieht in etwa so aus: Die Sendeleistung der RRU beträgt x dBm, und die Konzentration der Antenne in Richtung des Hauptkeulenbereichs beträgt y dBi. Zusammengenommen entspricht dies einer Punktquellenantenne mit x + y dBm!Das heißt,EIRP = RRU-Sendeleistung + Antennengewinn.
Das Problem ist nun ganz klar. Herkömmliche RRUs besitzen keine eigene Antenne und können daher nur anhand ihrer Sendeleistung gemessen werden, die üblicherweise in Watt angegeben wird.

 

Die 700M RRU verfügt beispielsweise über 4 Ports, und die maximale Sendeleistung jedes Ports beträgt 40 Watt. Nehmen wir an, die Sendeleistung dieser RRU beträgt 4 × 40 Watt.
Bei AAUs für mittlere Frequenzen (2600 m oder 3500 m) besteht die Ausrüstung zwar aus einer RRU und einer Antenne, die Antenne kann jedoch entfernt werden, und die Sendeleistung der rückseitigen Funkschnittstelle kann ebenfalls gemessen werden. Daher ist es zulässig, die Sendeleistung in Watt anzugeben. Auch die separate Angabe des Antennengewinns ist möglich.

 

Millimeterwellen sind jedoch anders. Ihr Frequenzband ist hoch und die Wellenlänge klein, wodurch die Antennen sehr klein ausfallen. In einem AAU können 768 oder sogar 1024 Antennen untergebracht werden. Jede Antenne und die dahinterliegende Leistungsverstärkereinheit sind im Beamforming-Chip integriert und können nicht getrennt werden.

Daher kann die Millimeterwellen-AAU nur die Signalstärke messen, die von der Antenne über die Luft ausgesendet wird, und diese lässt sich natürlich nur durch die EIRP ausdrücken. Diese Testmethode wird daher auch als OTA-Test (Over-The-Air) bezeichnet.

 

   3GPP-Definition der Basisstationstypen
Aufgrund der Unterschiede zwischen Millimeterwellen und anderen Frequenzbändern hat 3GPP schon lange eine Reihe von Codes definiert, um die Darstellungs- und Testmethoden für verschiedene Arten von Basisstationsleistung zu unterscheiden.

Auf den ersten Blick steht „BS“ für Basisstation, und „type“ bezeichnet zweifellos den Typ. Die allgemeine Bedeutung dieser Codefolge ist daher der Basisstationstyp: 1-C, 1-H, 1-O, 2-O.
Die folgenden 1 und 2 stehen für unterschiedliche Frequenzbänder. 1 steht für FR1, das Sub6G-Frequenzband, und 2 für FR2, das Millimeterwellen-Frequenzband.Was übrig bleibt, ist der letzte Teil des Kerncodes, wobei C für Conduct steht, was bedeutet, dass mit herkömmlichen RRU-Tests die Sendeleistung über Kabelverbindungen getestet werden kann.H steht für Hybrid, was so viel wie gemischt bedeutet. Das heißt, bei einer AAU für mittlere Frequenzen (2600M oder 3500M) kann die Antenne entfernt und die Leistung wie bei einer normalen RRU getestet werden, während für die Prüfung anderer Indikatoren die Antenne installiert werden muss.O steht für Over-the-Air (OTA), die Millimeterwellen-AAU-Methode. HF und Antenne sind untrennbar miteinander verbunden, und alle Indikatoren (der wichtigste ist EIRP) können nur über die Luftübertragung getestet werden.

 

Kommen wir nun zurück zur Ausgangsfrage: Wie hoch ist die Sendeleistung einer Millimeterwellen-AAU?Tatsächlich ist die Sendeleistung des Leistungsverstärkers im Millimeterwellenbereich sehr gering. Die AAU einer Makrostation beträgt üblicherweise etwa 2 Watt (33 dBm). Durch Hinzufügen des Antennenarraygewinns, des Beamforminggewinns usw. erreicht die externe EIRP (äquivalente isotrope Strahlungsleistung) 65 dBm.
Allerdings können diese 2 Watt nicht getestet werden, lassen sich nicht nach außen reflektieren und haben keine Bedeutung für die Anzeige, sodass die Sendeleistung im Millimeterwellenbereich nur die EIRP widerspiegelt.
Okay, das war’s für dieses Thema. Ich hoffe, es war für alle hilfreich.