爱立信:小站非视距微波回传解决方案
图4A所示是金属和砖墙构成的平面作为在单一反射点时,5.8GHz和28GHz系统性能均进行了测试。第一个收发信机置于办公楼楼顶位置(以白色圆圈标示),其高出地面18米,第二个收发信机置于同一办公楼临街的5米高的墙上。对面建筑的砖墙作为反射面,总链路长度大约100米。反射损耗依入射角的不同而不同,本试验中反射点入射角大约15度,28GHz和5.8GHz的ΔLNLOS 的测试结果分别是24 dB 和16 dB。此数据与早前研究结论[11]相吻合。反射损耗与反射物材料有着非常决定性的关系,作为比较,以邻近的金属墙面作为反射点同时入射角相近时,两套系统的ΔLNLOS均为大约5dB。
总之,原则上使用多个反射点传输很难达到的地点是可行的。尽管如此,由于有限的冗余限制和寻找合适反射点的困难,使使用两个以上的反射点是实际难以实现的。ΔLNLOS在 28GHz在测试区域的单点反射损耗在5至25dB之间变化,而5.8GHz系统在5至20dB之间。图4B所示是两个系统测试16个小时以上的吞吐量。
28GHz系统保持400Mbps稳定的吞吐量,而使用宽波束天线的5.8Ghz系统吞吐量在100Mbps和70Mbps之间浮动。这种浮动预期因为宽波束的强多径传输所致。OFDM是针对多径传播的有效的抑制衰落技术。如图所示严重的多径衰落导致逐级降低的吞吐量。然而采用窄波瓣的28GHz天线,结合高性能MINI—LINK收发信机的先进的均衡器可以有效抑制多径衰落,使单载波QAM技术可以用于非视距条件,甚至包括使用512QAM 和56MHz信道带宽。
透射
与NLOS反射的场景一样,透射产生的路径损耗绝对取决于阻挡视距的障碍物的材料。 图5A和5B所示是两套测试系统的场景和性能。两个收发信机分别置于距离150米的两端,中间有一棵高大的稀疏的树和一颗高密度矮树,树木造成视距阻断。调整置于移动升降机上的收发信机位置,分别测量透射稀疏树木和更高密度树木的波束,如图A所示。圆圈和三角标示分别代表波束穿透点。
测试是在降雨和刮风的条件下进行的,28GHz链路接收信号范围反映了NLOS路径衰耗变化,如图5A。NLOS条件下,幅频包络可达-50dBm。经过超过5分钟的测试,结果是,单一树木(稀疏的树木)场景下,增加的路径损耗在0和6dB之间不同。在两棵树(高密度树木)场景下,增加路径损耗会在8dB甚至超过28dB。补充的测试证明5.8GHz系统增加了相似的路径损耗。
结论是,一般的大众的误解相反,是28GHz 可以用在稀疏绿植的NLOS的条件下,同时达到相当好的性能指标。
部署指南
到目前为止,本文讨论了NLOS传播,衍射,反射及透射的关键系统指标,批驳了只有6Ghz以下才可以使用的误解。下一步是应用理论和测试结果指导微波回传实际场景的部署。
表2是针对每一个NLOS场景,使用测得的损耗同时结合图2的曲线图得出的指导性吞吐量。
图6所示是试验站点,用来测量NLOS回传部署场景的覆盖范围。测试区域以4-6层的办公楼为主, 建筑墙面由砖面,玻璃及金属混合组成。NLOS无线回传系统的汇聚站点(主站) 是在高出地面13米的车库的一角,位于这一测试区域的南端。应用衍射,反射和透射的损耗测量值,作为经验法则;根据图2的曲线图读出指导性吞吐量,并总结在表2之中。
图6中的彩色区域是测试区域的可视条件。黄色区域代表单点反射区域,蓝色代表衍射区域,红色区域代表需要双反射点,未上色的区域表示预计没有吞吐量或它是测量区域之外。白色虚线指示对其作了测量的区域。依据表2,5.8Ghz在距离汇聚站半径250米范围内满足小站回传需要()50Mbps)是可行的;而28Ghz系统在距汇聚站500米的范围内全双工吞吐量可大于100Mbps。为了准确测量主站与接收机间的全双工的吞吐量,放置在移动升降机上的接收机距地面3米高,接收机随移动升降机沿主街道和邻近街道移动。由于5.8GHz采用宽束天线,测量过程中无需调整主站天线。而28Ghz天线主瓣较窄,对每个测试点都需调整主站天线,但尽管在非视距条件下,28Ghz天线对准也比较简单。
在每个测试点的实际测量值 都超过或与表2预期的性能相吻合。由于缺少合适的反射平面,只能针对双反射点技术进行了有限的几点测试(图6中测试区域中的红色区域)。5.8GHz系统多经衰落的影响是巨大的,这种影响包括移动车沿峡谷街道移动的反射。但对28GHz系统在更困难的场景下只是轻微地降低了一点吞吐量。
总结
在传统的LOS方案中,高系统增益用来支持需要的链路站距并抵消降雨衰耗。对于短距方案,这个增益可以补偿NLOS传播损耗。6GHZ频带被证实作为传统的NLOS应用,本文也证明了这点,应用该频段可用于NLOS移动回传方案
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