毫米波點對點通信系統介紹

2020-11-04 16:17 閱讀 736 次瀏覽 次 評論 0 條
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根據用戶對數據量需求的分析要求通信系統具有更高的帶寬,新的通信系統技術將要比以往任何時候具有更高的傳輸速率。

具有寬帶、高吞吐量的技術中,光纖傳輸被認為是目前的最高標準。然而,光纖并不是無與倫比的,尤其是經濟因素。毫米波無線技術可以提供更高的帶寬并且克服了光纖存在的維護和經濟成本等缺點。

毫米波頻率一般是指30GHz~300GHz,波長在1-10mm之間。在無線網絡和通信設備方面,常用的無線頻段實在38GHz ,60GHz周圍,近期,發現具有更高潛力的可作為無線網絡和通信目的的公共頻率在70GHz,80GHz附近。

下圖顯示DC-100GHz范圍內可作為通信頻段的頻率范圍:

在英國,已經有三個頻段分配給商業應用:

57-66GHz:60GHz毫米波V波段由OFCOM授權使用,由于大氣中的氧氣吸收作用和頻譜管理嚴格規定,該頻段只適合短程的點對點、點對多通信。57-64GHz這個頻段是經過許可和監管的,而64-66GHz這個頻段是未許可需自由協調使用的。

71 - 76GHz 和81 - 86GHz: 70GHz and 80GHz 毫米波E波段由OFCOM授權使用,被認為是最適合于點對點、點對多的毫米波無線網絡和通信傳輸。每個頻段有5GHz的帶寬范圍,比現有可用通信頻段所有加起來都寬,每一個5GHz頻段可以作為一個單獨的連續的無線傳輸通道,并且被允許有效使用整個頻段。這樣我們即使使用簡單的調制技術,吞吐數據量都將會提升至1-3Gbps,如OOK(開關鍵控)或BPSK(二進制相移鍵控)。吞吐速率將會遠遠大于現有低頻段和使用復雜調制的通信系統,并且在不久之后這些頻段也將會使用復雜的調制技術提高速率。

在美國,除上述頻段,還有一個頻段是可用的:

92-95GHz,毫米波W波段是由FCC 15部分以未授權形式僅供室內使用,他可以用作室外點對點通信的是由FCC 101部分規定的94 - 94.1 ghz之外的部分。相比其他頻段W波段不能夠有效使用。

無線城域以太網

企業和校園設施網絡

手機網絡回程

分布式天線系統:

分布式天線系統通過中央天線使區域范圍覆蓋網絡連通。毫米波點對點通信可以通過安裝幾個遠程天線主機站在一些鋪設光纖并不實用的地區來提高數據吞吐量。這些遠程天線和毫米波鏈路組合可以使用大型的企業建筑,龐大的用戶基礎將使帶寬得到有效利用。毫米波信號無線傳輸DAS鏈路是最理想的解決方案。

毫米波無線系統可應用于以下場所:

· 災難恢復

· 金融/銀行

· 高清電視廣播

· 醫療保健

· 零售

· 運輸

· 視頻監控

性能:

1)帶寬和可擴展能力

毫米波的主要好處在于較低的射頻頻率頻譜帶寬5GHz在每個E波段范圍都是可用的,這將導致當前的1.25Gbps全雙工潛在的10Gbps全雙工吞吐量成為可能性。一旦市場需求增加和更好的實現調制技術,頻譜使用效率將會更高可以滿足更大的速率要求。

相比于低頻的信號波束寬度將會減小,在相同的區域內,毫米波傳輸將非常狹窄,聚焦光束允許在小范圍相鄰波束使用相同的頻率。以70GHz和20GHz相比,前者將是后者頻率密度的15倍,這樣毫米波頻率更適合于點對點網絡、環和密集中心、拓撲網絡,低頻信號將無法影響前交叉信號干擾將成為一個重要的限制因素。

2)傳播和信號衰減

一般來說,毫米波鏈路可在10公里以內任何地方根據設備規格和環境條件因素使用。毫米波的傳播性質就像其他無線網絡一樣影響最大的是空氣濕度,大氣中的氧氣也是一大因素,但是在60GHz范圍幾乎可以忽略不計,每公里只有0.2dB衰減。

水蒸氣的影響取決于空氣中水滴的密度和數量,衰減范圍在0-3Db/公里,這些因素影響相對較低,只有在5公里以上才會考慮。

在70GHz 80GHz頻段,水汽,以雨的形式,在信號衰減中扮演者重要的角色。降雨量,以mm/hour計,信號的衰減根據雨量的不同而變化,雨量越大強度越小。信號的傳播距離與損耗成反比,而發射機和接收機之間距離如果增加一倍,衰減將增加兩倍。雖然毫米波相當依賴降雨量的影響,但成功的解決方案甚至可以應用在大雨地區。

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