标签: 微波通信

背景 随着无线通信技术的发展,电磁频谱被逐渐扩充，从几kHz到1THz的频段慢慢被各种技术填充与覆盖。在任意时刻任意地点，5G、WiFi、GNSS、广播电台、航空通信等，都离不开无线通信。电磁频谱（EMS）被广泛用于生活中，由于对无线电频谱的竞争需求意味着它必须被严格协调和控制。空间频谱管理是对EMS的规划、协调和管理，以使系统能够在不造成或遭受有害干扰的情况下稳定执行其功能，为无线通信的全生命周期提供规划-部署-管理-维护的全部能力。 介绍 通信网络规划、EW建模工具和频率管理解决方案虹科HTZ Communications和HTZ Warfare频谱规划软件可以近乎真实地模拟真实世界的无线通信场景，并赋予软件本身自动化与处理能力，高效辅助决策，它基于C#与云，不局限于软件，具备高度的开放性与灵活性。使频谱管理人员能够： 控制频谱的使用 排除电磁频谱干扰 联合任务操作支持标准任务规划数据（SFAF、SMEDEF-XML等） 对抗任务规划快速完成任务网络部署和频率分配 转换私人GIS数据集，以确保机密信息的安全 将复杂的任务规划工作流程自动化，以支持现场操作 共享和控制数据库，支持同步数据访问 真实性 具备一体化的多技术仿真能力，支持全球范围内几乎所有无线通信技术与功能，包括公共信号与可定制化的私人信号，如5G、LTE、WIFI等蜂窝技术，TETRA等关键通信技术、卫星与地球站、航空与雷达、微波链路等；支持目前全球与各国无线电管理机构（ITU/FCC/COST）提出的各类传播模型，以期达到最为真实的仿真效果。同时它拥有强大的地理信息系统（GIS）数据支持系统，内置ATDI GIS数据库，可以下载全球范围内的中高分辨率地图；还有谷歌地图、OpenStreet等全面的地图图库；并拥有私人GIS数据转换与数据定制。 在这样的系统与模型支持上，频谱规划软件HTZ达到了卓越的模型精度，越发贴近真实！经过多组测试，目前HTZ仿真与真实部署的相关性可以达到97%，即近乎模拟真实。 阿联酋迪拜-NE501 RSRP覆盖预测与扫描结果（3.5GHz） 标准偏差误差(dB): 4.04 相关系数: 0.97 样品测量: 23770 高效性 频谱规划软件具备基于高清地图的GUI设计，所见即所得，快速部署与控制，并具高速清晰的仿真能力，清晰高效的进行部署结果与二维/三维图像显示。此外HTZ具备复杂分析与规划能力，并内置多种辅助计算工具，支持大范围频率规划与动态频谱分配能力，在仿真同时提供干扰、冲突等问题的自定义解决方案并一键执行，同时支持快速导出与报告生成，是频谱管理人员的高效助手与决策智囊。 开放性 频谱规划软件支持多种格式的导入与转换、支持数据的导出与报告生成、支持API开发（基于C#的Web API），不仅对于频谱管理人员友好，同样也对程序开发与网络运维人员友好，可以灵活高效的进行软件的部署与应用。 在软件中构建了独特的七层架构，在真实地理地图上去完成架构、仿真、分析、模拟、导出全过程，并提供了高度的灵活性与易用性。 是基于WINDOWS的仿真软件，不受全球范围内的使用限制，是真正一体化的软件方案，并与许多格式、平台、设备具有互操作性。 处理器： x64多核（Intel I7或更好的CPU），最低4核 内存： 16GB或更多（最低8GB） 图形适配器： 2GB内存，OpenGL兼容，全高清显示（最低 1920×1080） 显卡： 2GB，兼容OpenGL，全高清（最低 1920*1080） 硬盘： SSD 1TB 或更多，存储：2TB 互联网访问，用于地图下载和访问在线图书馆 Microsoft Office x64 ×64操作系统： Windows7、Windows8、Windows10、Windows11、Windows Server2012、Windows Server2016、Windows服务器2019、Windows 服务器2022。 支持无线网络生命周期的每个阶段，并在网络上线后继续增加价值。主要功能包括： 支持所有技术的网络设计和建模 支持覆盖计算与分析 支持容量规划与流量分析 支持干扰分析 支持自动频率分配与小区规划选址 支持室内分析 支持测量与定位功能一体化软件方案，无附加服务与费用 支持信号的全部生态，规划-分析-管理-覆盖计算 支持几kHz到1THz的频率范围 支持近乎全部无线电技术仿真：广播、LTE、卫星、微波等 全面的传播引擎，支持室外、室内和室外-室内网络的设计 为从几kHz到1THz的几乎所有技术提供高级无线电网络规划和优化功能并管理整个无线电规划生命周期。是频谱监管机构、关键通信和电信运营商的优秀选择，为用户提供了无与伦比的精确度和质量，目前广泛应用于频谱监测行业、电信服务行业、航空航天、卫星通信、军队与政府等，主要应用场景与功能有： 关键通信网络规划 微波链路规划 5G与毫米波规划 航空航天设备与场景仿真 雷达参数、干扰、覆盖、拦截仿真 定位模拟 室内与街区覆盖仿真

我们为大家整理了本次发布会中的演讲资料，汇总了直播过程中的热点问题并请讲师进行了详细解答，在此整理分享给大家！ 演讲Q&A Q： 目前5G天线支持最大的MIMO是多少？ A： 目前随着5G Massive MIMO的技术发展，MIMO数量最大能够达到100个以上。但是对于我们的车载应用，目前MIMO一般是2×2或4×4。我们的天线目前提供最高6×6 MIMO以支持5G LTE或WIFI，从而为车辆通信带来稳固性与高性能。 Q： 天线在轨道交通中使用效果如何？ A： 目前在轨道交通中我们也逐步去进行无线通信的覆盖，除了常规的GNSS以及应急通信外，也希望为轨道交通提供LTE与WIFI覆盖。目前可以支持4×4 MIMO的LTE或WIFI，并符合轨道行业的全部认证。 Q： 天线经过哪些认证和测试？ A： 所有的天线都要经过严格的防水、防烟尘、防火、烟毒污染等指标验证，针对轨道交通，还需要通过轨道行业的相关认证。例如： EMI抗扰度认证 EMC辐射认证 EN45545轨道交通防火性能认证 EN50124轨道交通绝缘认证 EN50155轨道交通电子设备认证 IP69K防雨防尘最高认证 IK10防爆最高认证 Q： 天线如何实现在终端高效工作? A： 对于终端而言，需要保证连接是稳定，高性能的。在产品选择上，应该根据需要选择合适的频率，增益以及MIMO数量，并合理地进行安装和接地。此外，需要注意的是，为了保证有最好的效果，应该尽可能使得线缆短，连接也应该足够稳固，才能使得天线有较好的效果。 Q： 天线性能的好坏直接关系到终端产品的通信质量和工作效率。如何选择适合自己的天线产品？ A： 对于天线的选择，首先需要看应用，才能了解到使用的场景和技术，例如需要WiFi、5G网络还是GNSS或者其他，从而选择更合适的参数；其次需要频率范围以及MIMO数量。 Q： 新品的超宽带天线有何不同？ A： 都支持600-6000MHz，相比于标准的5G天线，范围更宽，因此应用也更具灵活性。此外，支持WiFi 6E的6GHz band，对目前的新技术与新场景有更好的适应性。除了这两点，天线增益经过工程师设计与调节，会有一个较高的水平，十分适合各类高端应用与复杂应用，而隔离度与相关性也远远优于行业标准。 Q： 通常情况下，外置天线会比内置天线信号更强，通讯速率更高吗？ A： 是的，一般情况下外置天线会比内置天线的增益更大。内置天线因为需要在设计时考虑体积与电磁兼容问题，因此就势必会牺牲部分天线性能，而外置天线则没有该困扰。 Q： 目前一体化天线只有WiFi和GPS混合吗？有没有蓝牙、WiFi、GPS一体的？ A： 目前天线主要提供：LTE+WIFI+GNSS的组合，没有针对BLE做专门设计。因为蓝牙一般使用的范围较近，无需额外天线就能实现。如果确实有这方面的需求，也可以使用LTE/WIFI天线，因为他们是同频的。 Q： 物联网天线和其他天线有哪些不同和优势？ A： 每一种天线都是基于它的应用与行业来制作的，并没有优势劣势而言。物理网的天线频率主要是在VHF,UHF等，随着IIOT发展，目前LTE与WIFI频段也在使用。相比于车联网天线，物联网天线对于稳固性，认证体系全面性以及增益参数等要求是没有那么严格的，但是对于性价比要求会比车联网天线高很多。 Q： 影响天线增益或信号强度通讯速率的因素有哪些？ A： 对于天线本身而言，主要是本身性能与参数原因，以及安装、接地、馈线长度是否合理等；此外也需要考虑外部因素，例如安装位置，周围遮挡与干扰等。 Q： 在哪些领域实现落地应用了？涵盖哪些应用领域？ A： 产品目前主要应用在三大行业： 汽车行业：公共安全与交通，卡车与车队，自动驾驶与V2X，房车与高端乘用车、轨道交通等 物理网行业：智慧工厂与IIOT，局域网增强，智慧计量等 室内分布网络建设等 Q： GNSS模拟器测试有哪些注意事项？ A： 有很多层面，比如在选择层面，用户需要了解自己所使用的是哪些频段，是否需要同时发声，需要模拟多少颗搜星。使用上的话：使用的线缆质量要非常好，需要使用隔直器以防止GNSS模拟器被损坏。 Q： GNSS模拟器可以模拟多少个星，跟思博伦又啥区别和优势？ A： 模拟的搜星数其实是没有限制的，因为可以集成GPU，目前我们的集成方案中可以集成到2400个搜星数。并且在射频端口方面，标配最多有4个射频端口，同时有可集成的定制化方案。在IQ数据的产生、干扰欺骗的产生上，不需要额外硬件。 Q： 软件定义GNSS模拟器支持定制化开发么？使用软件定义无线电的可扩展效果如何？ A： 支持，目前的集成方案可以扩展GPU和SDR，目前可以做到GPU通道数2400的集成，射频端口做到了16个射频端口。此外也可以根据需求定制更多的GPU以及SDR。实现端口数无限制，非常适合用于多车模拟。 Q： 软件定义GNSS模拟器的软件架构如何？ A： 软件定义架构的GNSS模拟器与传统的GNSS模拟器不同，主要是依靠强大的GPU计算能力。主要架构就是Skydel软件+GPU+CPU产生IQ数据，IQ数据给到SDR进行解调，多个SDR间需要进行同步。而GPU和SDR的灵活性，使得软件定义GNSS模拟器拥有模拟搜星数无限制，射频端口个数无限制以及不需要配备专有硬件（如果有自己的SDR可以只用购买软件）这些特点。这个软件定义架构赋予GNSS模拟器的功能。 Q： GNSS模拟器的使用是通过license授权吗？ A： 是的，由于软件定义架构的特殊性，GSG7/8必须使用Skydel软件创建场景，软件的功能决定了GNSS模拟器的功能。在软件中，除了一些基础的功能外，其它的功能是需要购买选件的。这些选件的license会在您购买后给到您。 Q： 软件定义GNSS模拟器配备哪些端口？ A： 硬件架构不同，因此会有不同的端口，GSG7的端口如下 RF output: N-Type 10 MHz output: BNC 1 PPS output: BNC 10 MHz input: BNC 1 PPS input: BNC Antenna input: SMA HDMI, USB, Ethernet接口 Q： 扩展模拟器功能有哪些？GNSS模拟器的高端性能有哪些？ A： 要扩展模拟器的功能，用户可以先在高级功能插件中查看有没有要用到的功能，其次，如果插件覆盖不到用户的功能。用户可以自己进行二次开发，软件支持C#，C++，Labview，Python多平台开发。高性能的插件如下： SKY-HIL – 硬件在环模式可实时输入车辆轨迹信息 SKY-EXLI – 扩展限制（Extended Limits）允许模拟 大于600米/秒的 车辆速度 SKY-IQFILE – IQ文件（IQ File）允许将生成的IQ数据 保存到文件中 SKY-CSI – 自定义信号导入，允许实时模拟用戶 定义的 GNSS 信号 (自定义调制和导航消息)导入 SKY-PLG-RTK – 通过RTCM消息生成虚拟基站 SKY-ADVJAM - 高级干扰仿真 SKY-PLG-SDK – 插件SDK允许为Skydel创建和集成自定义插件 Q： 迷你射频器件软件开发环境兼容效果如何？ A： 迷你射频器件支持c++，labview，Matlab，Python四大平台的开发，在windows系统和Linux下都是支持的。 Q： 射频微波信号源相位精度如何？相位噪声影响如何？ A： 射频微波信号源有两个系列，并且不同型号的信号源的参数不同。 信号源在最高频率为40GHz时，当频偏为1kHz/10kHz/100kHz/1MHz的相位噪声如下： 40GHz信号源的相位噪声如下： Q： 手持式频谱仪新功能有哪些特点和优势？ A： 零扫宽，可以观察时域信号，可以说新功能加强了我们产品的优势，不仅有场强的观测和其它频谱仪所具有的基本的频段和功率的测量功能，甚至可以测试电场强度。零扫宽的加入让频谱仪功能更加齐全。远程频谱监测新功能可以大大减少在高空中的携带设备的设备数量，使方案更加的轻便，更加易实现，成本更低。 Q： 手持式频谱仪频谱监测效果如何？ A： 首先，手持式频谱分析仪的归一化灵敏度可以达到-168dBm，所以一般来说，再小的毫米波都能够被观测到；其次，有遮罩功能、对于TDD信号的时间累计观测功能等。使用这些功能可以对比每一次的信号，寻找到干扰，也能更好的进行频谱检测。 Q： 频谱规划软件的仿真效果如何？ A： 仿真效果正如所讲，使用相关系数的方式来衡量，借助高精地图、精细的传播模型与信号仿真，可以实现相关性接近97%。以下是一组测试结果： 阿联酋迪拜-NE501 RSRP覆盖预测与扫描结果(3.5GHz) 标准偏差误差(dB): 4.04 相关系数: 0.97 样品测量: 23770 Q： 频谱规划有哪些注意事项？ A： 在规划中，希望能够做到尽可能去贴近真实的仿真，并且尽可能使用实际的设备与信号进行测试，仿真工具除了提供信号类型与调制方式的自定义之外，也可以进行现实各品牌设备的导入与仿真，从而更贴近真实。 另外，在规划中希望可以对现有系统造成最小影响，因此需要衡量新系统与现有系统之间的干扰状态，去选择最小干扰与最佳覆盖的平衡点。 Q： HTZ仿真所需环境有哪些要求？ A： 理器：x64多核（Intel I7或更好的CPU），最低4核 内存：16GB或更多（最低8GB） 图形适配器：2GB 内存，OpenGL兼容，全高清显示（最低1920x1080） 显卡：2GB，兼容OpenGL，全高清（最低 1920*1080） 硬盘：SSD 1TB或更多。 存储：2TB 互联网访问，用于地图下载和访问在线图书馆Microsoft Office x64 x64操作系统：Windows7、Windows8、Windows10、Windows11、Windows Server 2012、Windows Server2016、Windows服务器 2019、Windows服务器2022。 Q： 雷达仿真有哪些？ A： 雷达参数仿真：频率、带宽、调制方式等各类参数 雷达干扰分析 雷达共存分析 Q： 如何实现网络规划和优化网络性能？ A： 只需要在覆盖区域建立相关基站模型与频段要求，软件将会自动进行网络优化与频率分配，并给出最佳建议，并通过可视化的方式呈现出来，用户可以通过可视分析来决策是否修改基站位置与相关规划，从而获得最佳的网络性能，以方便在以后部署时实现最佳效果。 Q： 动态频谱分配是什么，有什么优势？ A： 动态频率分配，频谱节约的一种方法。动态频谱分配是认知无线电网络当中一项十分关键的技术,也是整个认知无线电网络领域中的研究热点。通过动态频谱分配,可以大大的提高频谱的利用率,增强频谱使用的灵活性。 ​

最新规划 工信部最新发布了《关于微波通信系统频率使用规划调整及无线电管理有关事项的通知》（工信部无〔2022〕176号），在本通知中，工信部针对微波通信系统频率进行重新调整划分，并从今年2月1日起开始施行，根据最新通知： “调整后微波通信系统可使用频段为：4500-4800MHz、7125-7725MHz、7725-8500MHz、10.7-11.7GHz、12.75-13.25GHz、14.5-15.35GHz、21.2-23.6GHz和71-76GHz/81-86GHz。” 这一通知是根据我国微波通信行业发展现状与未来方向做出的调整，补充了对毫米波频段的规划，并对中低频段进行重新调整，以最大程度满足行业发展需求，为5G与互联网进一步发展做好铺垫。 根据《工信微报》的解读，《通知》的制定在于“通过频率使用规划调整保障各方使用需求。通过新增毫米波频段（E波段，71-76/81-86GHz）大带宽微波通信系统频率使用规划、优化中低频段既有微波通信系统频率和波道带宽、调整波道配置与国际标准接轨等方式，进一步满足5G基站等高容量信息传输（微波回传）场景需求，并为我国5G、工业互联网以及未来6G等预留了频谱资源，更好满足各方需求，推动微波通信等无线电产业高质量发展。” 毫米波 在3GPP R15已发布的V15.0.0版TS38.104规范中，首次出现了5G NR这一概念，根据标准，5G NR的频率范围被定义为不同的FR，分别为FR1与FR2。FR1频率范围为450MHz-6000MHz，通常被称为Sub-6GHz，FR2为24.25GHz-52.6GHz。尽管严格来讲，毫米波频段应该大于30GHz，但由于3GPP的推进，24GHz频段也经常被使用，因此也习惯性将这一波段称为毫米波。 随着科技的发展，越来越多的行业和应用开始使用毫米波，毫米波具有多种优势： 频率资源丰富、带宽极大 易与波束赋形技术结合 可实现极低时延 可支持密集小区部署 可进行高精度定位 设备集成度高 手持式频谱分析仪提供了同时提高射频测试速度和降低设备成本的最佳选择，能够满足许多射频应用中的需求，其功能可以为现场测试应用量身定制。在已有的案例中，与使用万用表相比，与时间相关的成本节省了40-70%。最重要的是，在毫米波频率范围内，手持式频谱分析仪的成本至少比其他分析仪低数倍。SC V2覆盖了5G无线接入网（RAN）测试所需的所有范围，其中FR1测试可以选用0.3-3GHz和2-8GHz频段，而24-43GHz是专为毫米波（FR2）网络规划和部署而设计的，具有多种测量功能： 通道功率 相邻信道功率 信号带宽 中心频率 干扰检测 遮罩模式等

   天线作为 无线电 通讯的发射和接收设备，直接影响电波 信号 的质量，因而，天线在无线电通讯中占有极其重要的地位。一个结构合理，性能优良的天线系统可以最大限度地降低对整个无线系统的要求，从而可以节约系统成本，同时可以提高整个无线系统的性能。最典型的例子就是电视接收系统，它用一个高性能的天线覆盖了所有的电视频道，从而降低了设备成本。我们也可以说天线是一种导行波与自由空间波之间的转换器件或换能器。在现代无线系统中，通过对接收到的信号进行处理，天线能够对环境做出灵敏的反应，操纵其波束指向所需要的信号，而同时使其波束零点方向对着不需要的干扰信号，从而使所需信号的 信噪比 最大化。可见天线对通讯系统的作用好比眼睛对人的作用。然而，随着现代化城市的发展，高层建筑物日益增多，天线所处的电磁环境日益复杂化，并且通讯系统尤其是移动通讯为了提高信号质量，对天线的各项性能的要求也不断提高。因此，当前高增益天线的 设计 问题倍受关注。     在无线通讯中， 全向天线 发挥着重要的作用。水平全向天线指的是一种在水平面内 360 度 均匀辐射的天线，它广泛 应用 于点对多点通讯、广播、数据传输、组建无线扩频网等领域。随着电子技术的迅猛发展，通讯和广播系统在功能、容量、质量和服务业务上不断地升级，所以它们对水平全向天线提出了越来越高的性能指标要求 ; 同时，天线系统通常工作在复杂的移动传播环境下，电波在空中传播时将受到多方面的衰落， 信道 也受到地形、温度、湿度等环境因素的影响 . 因此，现在采取了高增益全向天线、分集天线技术手段和方法来改善通讯质量。在个人通讯中，全向天线已经广泛应用于基地台、车载台、终端等场合的通讯中。在军事上，雷达信标、敌我 识别 等领域中，水平全向天线也有广泛应用。与机械扫描天线和相控阵天线相比，全向天线有其突出的优点 : 结构相对简 单，制造成本低 . 同时高增益和全向性对天线来说是一个矛盾的要求，所以研究 高增益 的全向天线，有着重要的现实意义。     全向天线中常见的多是垂直极化天线，水平极化的不多。然而水平极化全向天线却有着独特的应用，如在电视广播领域中，电视的发射信号大 部分 是采用的水平极化。在城市或者室内无线环境中，虽然基站发射的都是特定的极化信号，比如常见的垂直极化信号，但是很难直接传播到移动终端，一般要经过多径传播，才能到达移动终端。在传播的过程中，极化要发生旋转，可能既有水平极化信号，又有垂直极化信号。可以考虑在移动终端安装一个水平极化天线和一个垂直极化天线，从而获得较好的接收信号。或者在发射端和接收端分别安装两个天线，一个水平极化天线和一个垂直极化天线，以得到两个不相关的信号，这就是极化分集，它正是利用了空中水平路径和垂直路径的不相关性来实现抗快衰落的。据研究，发射端和接收端都采用水平极化天线的系统比发射端和接收端都采用垂直极化天线的系统可以多获得平均 10dB 的功率。因此研究水平极化全向天线有着重要的现实意义。 转自通信仿真网  www.comsim.cn