毫米波的發(fā)射功率為什么要使用EIRP？

移動(dòng)通信要解決的，無(wú)外乎是覆蓋和容量。為了解決好這倆難題，5G是海納百川，用上了各種頻段來(lái)取長(zhǎng)補(bǔ)短。

本期蜉蝣君要和大家一起探討的，正是實(shí)現(xiàn)覆蓋和容量這兩者的基礎(chǔ)：不同頻段設(shè)備發(fā)射功率的表達(dá)。

毫米波的發(fā)射功率竟然用EIRP？

發(fā)射功率，難道不是用瓦特來(lái)表示嗎？下面請(qǐng)幾位選手宏站發(fā)言（以宏站為例）。 700M ：我的頻率低，是解決覆蓋的好手，采用4T4R的RRU，發(fā)射功率4x40=160瓦！ 2100M ：我的頻率不高不低，覆蓋和容量都拿手，也采用4T4R的RRU，發(fā)射功率4x60=240瓦！

3500M ：我的頻率稍微高了些，覆蓋差點(diǎn)但帶寬大，容量高！我采用64T64R的AAU，發(fā)射功率320瓦！ 毫米波 ：我叫高頻，覆蓋雖弱但帶寬超大，容量超高！我采用4T4R的AAU，內(nèi)含768天線，EIRP為65dBm！ 嗯？這位新同學(xué)，你很是新潮啊，發(fā)射功率就是發(fā)射功率，用EIRP是什么鬼？65dBm這個(gè)值我們還是懂的，給你換算成瓦吧。 65dBm = 3162瓦！

怪不得大家都要說(shuō)5G基站費(fèi)電了，原來(lái)毫米波AAU的發(fā)射功率這么高！

為什么用EIRP？

毫米波 ：大家莫怪，EIRP的全稱是Effective Isotropic Radiated Power，又叫等效全向輻射功率，你們也都是有這個(gè)指標(biāo)的，只是不常用而已。

發(fā)射信號(hào)必然會(huì)用到天線，一般的天線并不是向四周均勻發(fā)射，而是把能量定向集中在主瓣方向。 EIRP，就是表示在天線主瓣方向的信號(hào)強(qiáng)度，等效于多大功率的點(diǎn)源天線。

點(diǎn)源天線就是一個(gè)假想的點(diǎn)狀的天線，會(huì)把信號(hào)源源不斷地向四周均勻散播，也叫各向同性天線。

如下圖所示，那個(gè)綠色的球，就表示點(diǎn)源天線把信號(hào)向各個(gè)方向均勻發(fā)射，而中間那個(gè)柱狀物，就表示定向天線發(fā)射把信號(hào)集中在一個(gè)方向發(fā)射。

由此可見，只需較小的功率，定向天線就能把信號(hào)發(fā)射地跟點(diǎn)源天線一樣遠(yuǎn)。因此，EIRP的值雖然看著大，實(shí)際上發(fā)射的功率并不大。

700M / 2100M / 3500M ：且慢，我們說(shuō)的是RRU或者AAU的發(fā)射功率，你說(shuō)的好像就是天線的增益啊，這個(gè)我們懂，單位是dBi，跟EIRP有什么關(guān)系？

毫米波 ：且看下圖，你們就明白了！

天線的增益dBi這個(gè)單位，指的是天線主瓣的信號(hào)，比同功率的點(diǎn)源天線強(qiáng)多少倍。但這是個(gè)相對(duì)值，并且天線不接RRU的話，也沒法發(fā)射信號(hào)，多大功率更是無(wú)從談起。

要看發(fā)射多少功率，就得把RRU考慮進(jìn)來(lái)，結(jié)果大概就是這樣的：RRU發(fā)射功率是 x dBm，天線在主瓣方向的集中度是 y dBi，綜合起來(lái)相當(dāng)于 x + y dBm的點(diǎn)源天線！ 也就是說(shuō)， EIRP = RRU發(fā)射功率 + 天線增益 。

現(xiàn)在問題已經(jīng)很清楚了，對(duì)于傳統(tǒng)RRU來(lái)說(shuō)，它自身又沒有接天線，所以只能用發(fā)射功率來(lái)衡量，習(xí)慣上用多少瓦來(lái)表示。

比如前面的，700M RRU有4個(gè)端口，每個(gè)端口的發(fā)射功率最大40瓦，我們就說(shuō)這個(gè)RRU的發(fā)射功率是4x40瓦。

對(duì)于中頻（2600M或者3500M）的AAU來(lái)說(shuō)，設(shè)備雖然是RRU跟天線合體的，但天線能拆下來(lái)，后面的射頻接口的發(fā)射功率也能測(cè)量，因此發(fā)射功率用瓦來(lái)表示也沒毛病，把天線的增益分開說(shuō)也行。

但毫米波就不同了，它的頻段高波長(zhǎng)小，因此天線尺寸非常小，一個(gè)AAU內(nèi)部能塞下768個(gè)，甚至1024個(gè)天線，每個(gè)天線跟背后的功放單元都被波束賦形芯片集成在一起了，完全沒法分開。

因此，毫米波AAU就只能通過空中傳播來(lái)測(cè)試從天線發(fā)射出來(lái)的信號(hào)強(qiáng)度，當(dāng)然就只能用EIRP來(lái)表示了。這種測(cè)試方法也順理成章地叫做OTA（Over The Air）測(cè)試。

3GPP對(duì)基站類型的定義

由于毫米波和其他頻段的差異，3GPP早就定義了一串代碼，用來(lái)區(qū)分不同類型基站功率的表達(dá)和測(cè)試方式。

粗略一看，里面的“BS”表示基站，“type”則毫無(wú)疑問是類型的意思。因此這串代碼大體的含義是基站類型：1-C，1-H，1-O，2-O。

后面的1和2則代表不同的頻段。1代表FR1，也就是Sub6G頻段，2代表FR2，也就是毫米波頻段。 剩下的就是最后一位的核心代碼，其中C代表Conduct，意為傳導(dǎo)，也就是傳統(tǒng)RRU測(cè)試可以通過線纜連接來(lái)進(jìn)行發(fā)射功率的測(cè)試。 H代表Hybrid，意為混合的，也就是中頻（2600M或3500M）的AAU既可以把天線拆下來(lái)，像普通RRU一樣測(cè)試功率，也要把天線裝上，測(cè)試其他指標(biāo)。 O則代表Over the air或者OTA，就是毫米波AAU的方式了，射頻和天線密不可分，只能通過空中傳播來(lái)測(cè)試所有指標(biāo)（最重要的就是EIRP）。

最后，我們?cè)倩氐阶畛醯膯栴}，毫米波AAU的發(fā)射功率到底有多大？ 其實(shí)毫米波內(nèi)部的功放發(fā)射功率很小，宏站AAU一般是2瓦（33dBm）左右，再加天線陣列增益，波束賦形增益等，對(duì)外表現(xiàn)的EIRP（等效全向輻射功率）就達(dá)到了65dBm。

但這個(gè)2瓦沒法測(cè)試，對(duì)外無(wú)法體現(xiàn)，也沒有展示意義，因此毫米波的發(fā)射功率只體現(xiàn)EIRP。

編輯：hfy