第四章-通信信号的链路研究

移动 B40 TD‑LTE

带宽:20 MHz;运营商也会切出 10 MHz 小块,中心频点落在 2330;OFDM,LTE 帧结构,有周期性同步信号,频谱顶部平坦

移动 41 ,2524.95 Tdd 带宽20M

0.1w =10log10(100)=20dbm

自由空间路径损耗

FSPL(dB) = 32.44 + 20·log10(f:MHz) + 20·log10(d:km)

距离翻倍,损耗加 6 dB。频率翻倍,损耗也加 6 dB。

例

1.8 GHz、距离 1 km:20·log10(1800) = 65.1,加上 32.44,约 97.5 dB,差不多就是 100 dB。实际是130db,为什么?

因为:真实城市比自由空间更"吃信号",经验模型的对数斜率大约 30 到 40 dB 每十倍距离,也就是距离翻倍要掉 9 到 12 dB。

所以宏站的覆盖半径,通常只有几百米到两公里。不是设备不行,是物理不让。

低频管覆盖,高频管容量。5G 主力用 3.5 GHz,覆盖半径明显小于同功率的 1.8 GHz 站点,这就是为什么 5G 站点要比 4G 密得多。

链路分析

什么是宏站

宏站(Macro Base Station,宏蜂窝),就是我们平时说的宏蜂窝基站,是移动通信里覆盖能力最强、发射功率最大的一类基站。

核心特点

  • 发射功率大:40 W 就是典型宏站功率;射频口常见 20 W、40 W、60 W。
  • 天线挂高高:一般架在铁塔、楼顶,十几米到几十米。
  • 天线增益高:常用 15~18 dBi 定向板状天线,水平扇区覆盖

下行

基站到手机

46 dBm(40 W 宏站)+ 17 dBi(天线增益),如果路径损耗是 130 dB,手机收到约 −67 dBm,信号极好;损耗 150 dB,收到约 −87 dBm,正常能上网;损耗 165 dB,收到约 −102 dBm,边缘,速率掉、容易掉线。

上行

手机到基站

23 dBm(手机最大)- 路径损耗 + 基站接收增益。

手机发射功率约 0.2 W,基站 10 到 40 W,差了 20 到 26 dB。再加上手机天线少、握持姿势随机、位置还在动。所以大多数场景的覆盖瓶颈在上行,优化的时候盯着 UE 功率受限,方向就对了。

不同双工

FDD(频分双工)是上下行各用一个频段,同时收发;(典型无人机mr1500)

TDD(时分双工)是上下行共用同一频段,按时间轮流。(典型为大疆)

5G 中频基本都是 TDD

130 dB 不是"某个神奇距离专属值",它就是中等城区、不算很近、也不算远,遮挡正常的一条链路的典型损耗;

​

如果是开阔湖面视距,同样距离只有 100 dB;密集高楼同样距离可以冲到 140、150 dB;

运营商做链路预算时,会提前拿一组路径损耗阈值作为标尺:

L=130:近点,信号很强(−67 dBm)

L=150:中等距离,正常覆盖(−87 dBm)

L=165:覆盖边缘,接近解调底噪(−102 dBm)

两种带宽

物理带宽和数据带宽

速率(bps) ≈ 物理带宽(Hz) × 频谱效率(bps/Hz)

物理带宽越大,理论上限越高。LTE 20 MHz 的极限大约 150 Mbps(4×4 MIMO),5G 100 MHz 能到 Gbps 量级。但实际速率还取决于信噪比和 MIMO 流数。信号差的时候,频谱效率上不去,再宽的频段也跑不满。

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