浅析高频通信系统的穿透损耗作者：赵勇王建锋来源：《中国新通信》2018年第12期【摘要】随着通信系统的不断发展，根据自身峰值速率、体验速率、低时延等关键性能指标，需要高频段的频谱来满足未来业务的发展需求，而高频段频率将引入更高的穿透损耗，也将为新的通信网络建设带来转变。【关键词】高频穿透损耗一、引言国内的通信发展日新月异，从上世纪80年底末开始的“大哥大”到现在的智能手机，通信系统也从模型通信系统走过了2G、3G，到现在的4G时代。不论是模拟通信还是2G/3G/4G，通信系统所使用的频率都聚焦在3GHz以内的低频率区域，因为在低频率区域，通信信号的覆盖和穿透性能良好。但是随着后期高速业务的需求，通信系统需要GHz为单位以上的频谱来满足未来业务的发展需求，而低频段的频率资源可用性非常有限，所以使用高频段是自然的选择。二、系统高频的必然性香农定理R=W*log2(1S/N)给出了有噪信道编码定理，确定了信息传送速率的上限（比特每秒）和信道信噪比及带宽的关系。香农定理给出现代各种无线制式由于带宽W不同，所支持的单载波最大吞吐量的不同，也就是说信道传输的速率上限和带宽有最直接的关系。而通信系统随着发展，使用的频率是越来越高的。这主要是因为简单来说，通信系统使用的频率越高，其频带能够越宽，速度也能够越快。比如：2MHz-1MHz=1MHz；2GHz-1GHz=1GHz=1000MHz可以明显看出，在高频区域，频率因为越高，车道（频段）越宽，也就是更高的频率→更大的带宽→更快的速度。基于通信网络的峰值速率、体验速率、低时延等关键性能指标，可以大致估算出频谱需求。以eMBB（增强移动宽带）场景为例，在6GHz以下频段约需要1GHz的频谱，而在高频的室外热点微站和室内热点需要大约20GHz左右的总带宽，这一部分带宽就需要使用6GHz以上的毫米波频段。所以其对频谱资源，尤其是高频资源的需求是非常巨大的。三、高频下的穿透损耗通信系统由于采用高频段区域，其穿透损耗也比原有的2G/3G/4G高。对电磁波来说，其主要传播方式是直线传播，在碰到障碍物时会产生穿透、反射、衍射等多种现象，其中穿透是主要现象，只有小部分的信号会发生反射和衍射。从理论上来说，无线网络信号的本质是电磁波，电磁波的传播速率等于频率与波长的乘积，而这个乘积是一个固定值，就是光速，也就是C=λf，C为光速（光速是一定的），λ为波长，f为频率，λ与f成反比。换句话说电磁波的频率越高，波长就越短。下面以4G频段的2.4GHz和高频段的4.8GHz为例进行对比。高频段的穿透损耗大，并不是说其穿透（穿墙）能力差。恰恰相反，4.8GHz信号的波长要比2.4GHz信号的要短，而波长越短的电磁波穿透力就越强。可是电磁波信号在穿透障碍物时会损失大部分的能量，4.8GHz的信号虽然选择了路程最短的传输方向，但几乎全部能量都会用在穿透上，这就造成尚未穿透障碍物，能量就已经消耗殆尽，导致信号浪费，结果接收端收到的是通过反射和衍射而来的信号反而就弱；而2.4GHz信号则有部分会产生反射和衍射，绕过了障碍物继续传播，保留下来的能量反而更多，在我们看来就是信号强度更强了。因此我们说穿透能力，不应该说“2.4GHz信号穿墙能力比4.8GHz信号更强”，应该说“2.4GHz信号绕墙能力比4.8GHz信号更强”。从实验室的信道建模中，对建筑物的不同材质进行了不同频段下的穿透损耗对比（如图1）。可以看出高损耗材质（砖混墙壁）和低损耗材质（木板等轻质墙壁），在不同频段下的损耗，基本是沿着频率越高，穿透损耗越高的趋势。比如高损耗材质，30GHz比2GHz相差在10个dB以上。从实际对高频频谱穿透损耗的案例测定结果来看，同高频频谱的建筑物穿透损耗在30dB~40dB左右，相比传统中低频设定的20dB穿透损耗，确实要高出许多。四、结束语随着高速业务的发展需求，进行推算，系统需要高频频谱来满足未来业务的发展需求，而高频频谱的使用必将给通信系统带来更大的穿透损耗，这就要求在对通信系统进行覆盖测算时，充分考虑这增加的10-20dB的损耗。
本文档为【浅析高频通信系统的穿透损耗】，请使用软件OFFICE或WPS软件打开。作品中的文字与图均可以修改和编辑，
图片更改请在作品中右键图片并更换，文字修改请直接点击文字进行修改，也可以新增和删除文档中的内容。
该文档来自用户分享，如有侵权行为请发邮件ishare@vip.sina.com联系网站客服，我们会及时删除。
[版权声明] 本站所有资料为用户分享产生，若发现您的权利被侵害，请联系客服邮件isharekefu@iask.cn，我们尽快处理。
本作品所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权，请谨慎使用。
网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽..)目的在于配合国家政策宣传，仅限个人学习分享使用，禁止用于任何广告和商用目的。
浙公网安备 33021202002483