E-Band微波，未來(lái)移動(dòng)寬帶承載舞臺的明星

微波是常見(jiàn)的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，以其遠距離、大容量、部署快捷、抗損強的特點(diǎn)被廣泛應用于各類(lèi)通信系統的中繼和回傳。持續的移動(dòng)寬帶的承載需求，常規6GHz~38GHz的微波頻譜資源已經(jīng)被迅速消耗殆盡，微波通信向更高頻段擴展已成為必然趨勢。E-Band微波早在2001年和2003年被ITU-R(國際電聯(lián)無(wú)線(xiàn)組織)所發(fā)布，主要包括”60GHz”和”80GHz”的高頻段微波通信，60GHz免費頻段較早為軍方和行業(yè)客戶(hù)使用，對運營(yíng)商來(lái)說(shuō)，80GHz微波頻段將會(huì )是重要的無(wú)線(xiàn)傳輸手段。

E-Band天然實(shí)現微波傳輸大帶寬

圖1：ITU-R建議的微波通信頻段

E-Band微波80GHz頻段由71G~76G/81G~86G頻譜資源構成的，既是目前民用微波通信領(lǐng)域發(fā)布的最高傳送頻段，也是迄今為止 ITU-R一次性發(fā)放的頻譜資源中波道間隔最大的一次。從上圖1可以看出，80GHz E-Band頻段擁有10GHz的收發(fā)間隔(TR間隔)，以及總共5GHz的可調制帶寬。按照1Hz傳送1bit這樣最基本的傳送能力計算，5GHz的頻帶寬度使得空口G比特(Gbps)級高速率傳輸成為可能，這是以往常規低頻段的微波無(wú)法實(shí)現的。

圖二：E-Band微波波導間隔示意圖

常規頻段微波通信系統(6GHz-38GHz)傳送高帶寬的代價(jià)是很大的。主要采用的調制波道間隔為3.5MHz~56MHz，要傳輸數百兆帶寬的業(yè)務(wù)就必須采用高階調制模式。按照目前常規的最大波道間隔56MHz的和最高的調制模式256QAM，一條微波鏈路空口的標準傳輸容量也僅能達到 430Mbps左右。若要傳輸更大容量的業(yè)務(wù)，就需要多條微波鏈路捆綁使用，無(wú)疑帶來(lái)了更高的成本和更復雜的系統配置。

E-Band具有更寬的可調制波道間隔，故E-Band頻段的微波通信系統天然具有傳輸G比特以上業(yè)務(wù)容量的能力。以ECC(歐洲電子通信委員會(huì ))對80GHz頻段的定義為例，其建議的最小波道間隔為250MHz，整個(gè)5GHz的可用調制頻段劃被分成了19個(gè)子頻段，傳輸業(yè)務(wù)時(shí)使用的波道間隔可以是 1~4個(gè)250MHz子頻段的組合，當最多4個(gè)250MHz子頻段組合在一起時(shí)，可調波道間隔最大可以達到1GHz，采用一定的更高階調制方式后，E- Band微波可以實(shí)現1~5Gbps的高容量空口傳輸。

E-Band微波傳播的環(huán)境影響分析

與傳統微波頻段類(lèi)似，自然界的大氣(氧氣)吸收和雨衰也會(huì )對E-Band微波通信系統產(chǎn)生一定的影響。

E-BAND微波大氣吸收損耗圖

從上圖的高頻段無(wú)線(xiàn)信號大氣吸收損耗圖示可以看出，6GHz-38GHz的常規微波頻段正常情況下的氧氣吸收損耗大概在0.1dB/km左右，隨著(zhù)頻率的增高，氧氣吸收的影響也逐漸加劇，在60GHz頻段附近達到一個(gè)高峰約14dB/km，隨后的70GHz-80GHz頻段附近，氧氣吸收回落到了與常規頻段接近的程度，約為0.35dB/km，對微波通信系統而言已基本可接受，這也是70GHz-80GHz頻段被建議規模用于電信運營(yíng)商的E-Band微波的重要原因之一。此外，由于80GHz頻段屬于高頻信號，雨衰的影響相對會(huì )嚴重一些，25毫米/小時(shí)的大雨量會(huì )導致約10dB /km的衰耗，50毫米/小時(shí)的暴雨大概會(huì )導致約20dB/km的衰耗，而150毫米/小時(shí)的特大暴雨則可能導致高達約50dB/km的衰耗。不過(guò)，通常情況來(lái)說(shuō)，只有赤道附近的N雨區和P雨區的國家和區域每年降雨有0.01%的可能超過(guò)100毫米/小時(shí)，所以雨衰對E-Band微波通信系統的嚴重影響只限在赤道附近降雨量豐富的某些特定國家和區域，地球上絕大多數區域因為降雨帶來(lái)的衰落基本均可以接受。

對E-Band頻段的微波通信系統，按照ITU(國際電聯(lián))定義的雨區進(jìn)行規劃統計可以發(fā)現，在除N雨區和P雨區之外的其它地區，在年可用度要求為99.9%的條件下傳送1Gbps業(yè)務(wù)，一跳微波天線(xiàn)之間的通信距離可以達到5km左右;若年可用度要求增加到99.999%，傳輸距離也能夠確保達到1.5km左右。所以環(huán)境對E-Band微波的影響有限，E-Band微波的應用場(chǎng)景還是十分廣泛的。

E-Band微波通信系統的應用及發(fā)展趨勢

近年來(lái)，隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )從GSM、UMTS發(fā)展到LTE，回傳網(wǎng)絡(luò )所需要的承載帶寬需求大幅增長(cháng)。對電信運營(yíng)商而言，E-BAND微波的應用無(wú)疑拓寬了無(wú)線(xiàn)傳輸緊張的頻率資源，特別是對于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )未來(lái)大量部署的LTE基站，E-BAND能以更寬的頻譜資源滿(mǎn)足其超大帶寬的承載需求。需要說(shuō)明的是，為適應短距離密集業(yè)務(wù)點(diǎn)傳輸的需求，E-BAND微波產(chǎn)品均設計成全室外形態(tài)(Fully Outdoor)，以便于實(shí)現靈活的“零站址”安裝。

E-BAND微波在LTE無(wú)線(xiàn)回傳中的應用

頻譜開(kāi)放和使用情況

常規頻段的微波通信不僅面臨頻譜資源逐漸耗盡的問(wèn)題，其高昂的牌照(License)購買(mǎi)或租賃費用也給用戶(hù)帶來(lái)了巨大的成本壓力。有鑒于此，為推動(dòng)電信運營(yíng)商等用戶(hù)更好地進(jìn)行寬帶網(wǎng)絡(luò )建設，做為常規微波頻段補充的E-BAND微波，從目前已開(kāi)放其使用的各國調研來(lái)看，頻譜資源以象征性的低使用費(Light-license)為主。目前，在北美、歐洲、中東、南非和亞太的部分國家都已經(jīng)開(kāi)放了E-Band頻段的使用，各國運營(yíng)商也紛紛開(kāi)始進(jìn)行 E-BAND微波用于無(wú)線(xiàn)下一代無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )回傳的試驗。

規?；逃妹媾R的問(wèn)題

對71GHz-86GHz待商用的E-BAND頻段來(lái)說(shuō)，當前面臨著(zhù)標準和產(chǎn)業(yè)鏈不成熟的問(wèn)題。

現有標準僅對波段劃分、系統性能指標和天線(xiàn)指標三個(gè)方面做了初始定義，對業(yè)務(wù)層的規劃，特別是密集部署的鄰道干擾等實(shí)際應用問(wèn)題尚未有規范和經(jīng)驗數據。同時(shí)由于E-Band微波技術(shù)最初是應用于軍事和汽車(chē)行業(yè)，對電信行業(yè)來(lái)說(shuō)尚處于產(chǎn)業(yè)啟動(dòng)階段，目前只有極少數企業(yè)提供商用部件，產(chǎn)品質(zhì)量不可靠、價(jià)格昂貴且市場(chǎng)供應不穩定，當前還難以適應大規模商用部屬的需求。