4400 4500 MHz Bandında 5G Sisteminin Radyo Altimetreye Girişiminin Analizi
0 Önsöz
Çin, beşinci nesil mobil iletişim (Beşinci Nesil Mobil İletişim, 5G) için 3300 3400 MHz, 4400 4500 MHz, 4800 4990 MHz, 24.25 27.5 GHz, 37 43.5 GHz frekans bantlarının kullanımını incelemiştir. ). Bununla birlikte, 4400-4500 MHz frekans bandında 5G frekans bandının konuşlandırılması, 4200-4400 MHz frekans bandında havacılık radyo navigasyon hizmetinde (radyo altimetre) parazite neden olabilecek bazı riskler getirmiştir. Radyo altimetrenin gösterge performansı, ekipmanın doğruluğu ve uçağın normal çalışmasıyla da ilgilidir. Bu makale, 5G sistem baz istasyonunun ilgili frekans bandındaki radyo altimetre üzerindeki paraziti üzerine analiz ve araştırmayı gerçekleştirmiş ve bu frekans bandının gelecekteki planlamasının temelini atmıştır.
Bu bölüm, bir arada varoluş araştırması için gerekli özel teknik parametreleri tanıtmaktadır.
ITU-R M.2101 Tavsiyesi ve Rapor ITU-R M.2292'ye göre, 3-6 GHz frekans bandındaki 5G sisteminin IMT sistem parametrelerine referansla, 4400-4500 MHz frekans bandındaki 5G sistem parametresi önerileri Tablo 1'de gösterilmektedir.
1.2 Uzay radyo navigasyon sistemi parametreleri
ITU-R M.2059 Tavsiyesi ile ilgili olarak, havacılık radyo seyrüsefer (radyo altimetre) hizmet parametresi önerileri Tablo 2'de gösterilmektedir.
2 IMT sistemi ve radyo altimetrenin bir arada varoluşu üzerine araştırma
2.1 IMT sisteminin radyo altimetreye parazit senaryosu
4400-4500 MHz frekans bandındaki 5G sistemi esas olarak geniş alan kapsamı için kullanılır, bu nedenle bu frekans bandındaki 5G sistemi baz istasyonlarının tümü üç sektörlü makro istasyonları ve hücresel ağları kullanır. Bir arada bulunma çalışmasında, IMT baz istasyonlarının kentsel yarıçapı 10 km ve banliyö yarıçapı 20 km olan bir şehre dağıldığı varsayılmaktadır. 5G kullanıcıları rastgele oluşturulur. Bunlar arasında ağ yük faktörü% 50 olarak alınmış ve kentsel alandaki sıcak noktaların oranı şimdilik dikkate alınmamaktadır. Uçak, radyo altimetrenin uçakta aldığı parazitin parazit koruma standartlarını karşılayıp karşılamadığını hesaplamak için sırasıyla 50 m, 100 m, 500 m ve 1.000 m rakımlarda şehir merkezinden şehrin kenarına uçuyordu.
2.2 IMT sistemi anten modeli
ITU-R M.2101 Tavsiyesine göre, IMT sisteminin anten modeli aşağıdaki gibidir: Şekil 1'de gösterildiği gibi, yayılan elemanlar y-z düzleminde dağıtılır ve x-y düzlemi yatay düzlemi temsil eder. Sinyal yönünün azimut açısı (-180 ° ile 180 ° arasında sınırlı) olarak ifade edilir ve yükseklik açısı olarak ifade edilir (0 ° ile 180 ° arasında sınırlıdır ve 90 °, dizi anteninin açıklığına dik açıyı temsil eder).
Anten dizisi modelinin birim yatay kazancı:
2.3 Radyo altimetre anten modeli
ITU-R M.2059 Tavsiyesine göre, yayılma yolu uçağın tabanına ortogonal bir vektörün ± 30 ° dahilindeyse, radyo altimetre anteninin tepe kazancı kullanılmalıdır. Paylaşım ve uyumluluk çalışmaları, uçağın açısal konumunun dönüşte ± 45 ° ve eğimde ± 20 ° 'ye ulaşabileceğini dikkate almalıdır. Bu açısal aralığın dışında, radyo altimetrenin kazancı, antenin özelliklerine bağlı olmalıdır.
Bu rapor, tümü radyo altimetre anteninin tepe kazancını kullanan en kötü durum senaryosunu ele alıyor.
2.4 Radyo dalgası yayılma modeli
Bu rapordaki uçağın minimum yüksekliği 50 m ve IMT baz istasyonunun yüksekliği 20 m'dir (banliyölerde 25 m) Bu rapor, şehrin banliyölerinde yüksek bina bariyerlerinin bulunmadığını varsayarak en kötü durumu ele alır ve serbest yayılma modelini benimser.
ITU-R P.525-3 Tavsiyesine göre, serbest yayılma modeli aşağıdaki gibidir:
Bunların arasında Lbf yol kaybı, dalga boyu ve d yol mesafesidir.
2.5 Girişim gücü hesaplaması
5G sistemi baz istasyonu esas olarak radyo altimetreye bitişik frekans parazitini dikkate alır. Belirli parazit derecesi temel olarak uçuş yüksekliğine, 5G baz istasyonu iletim gücüne, vb. Bağlıdır.
Yalnızca bir 5G baz istasyonunun paraziti dikkate alınırsa, radyo altimetre tarafından alınan parazit gücü denklem (8) ile hesaplanabilir:
Formülde, IIMT, radyo altimetrenin tek bir baz istasyonu tarafından alınan parazit gücüdür; PIMT, baz istasyonu sinyal iletim gücüdür; GIMT, baz istasyonunun radyo altimetre yönündeki verici anten kazancıdır; GIF, radyo altimetre alıcı ucunun anten kazancıdır; L, radyoya baz istasyonudur Altimetreler arasındaki yol kaybı; ACLR, bitişik kanal sızıntı oranıdır.
Radyo altimetre tarafından alınan 5G baz istasyonunun toplam parazit gücü, formül (9) ile hesaplanabilir:
Formülde, Iagg, radyo irtifa alıcısının girişine ulaşan toplam girişim gücü spektral yoğunluğudur ve In, n'inci IMT baz istasyonunun radyo irtifa alıcısına olan girişim gücü spektral yoğunluğudur.
2.6 Radyo Altimetre Koruma Standardı
2.6.1 Alıcı ön uç aşırı yükü
Radyo altimetrenin ön ucuna potansiyel girişim, alıcının ön uç aşırı yükünün giriş gücü eşiğini aşamaz ve aşağıdakileri karşılamalıdır:
Formülde, PT, RF, radyo altimetre tarafından alınan IMT baz istasyonunun toplam girişim gücüdür ve IRF, alıcının ön uç aşırı yük eşiğidir.
2.6.2 Alıcı hassasiyetinin azalması
Alıcı hassasiyetini sağlamak için aşağıdaki formülün karşılanması gerekir:
Formülde, BR ve IF, radyo altimetrenin IF bant genişliğidir (MHz) ve NF, alıcı girişindeki gürültü şeklidir (dB).
2.6.3 Yanlış irtifa raporu
FM sürekli dalga modülasyonlu bir radyo altimetre durumunda, tüm IF bant genişliğinin spektrum frekans analizi sırasında bir frekans bileşeni olarak girişim sinyali tespit edildiğinde, bir yanlış yükseklik raporu ortaya çıkacaktır.
Dedektördeki parazit gücü, koruma eşiği IT, FA'yı aşarsa, alıcı sinyal işleme zincirinde yanlış hedef spektrum bileşenlerine neden olur. Bunlar arasında IT, FA = -143 dBm / 100 Hz.
3 Simülasyon sonuçları
Simülasyon sonuçları Şekil 2 ila Şekil 4'te gösterilmektedir. Şekil 2, baz istasyonu dağıtımının bir simülasyon diyagramıdır Şekildeki siyah kısım, kentsel baz istasyonlarının kapsama alanını temsil etmektedir ve gri kısım, banliyö baz istasyonlarının kapsama alanını temsil etmektedir. Toplam 44 kat IMT baz istasyonu konuşlandırılmış olup, ilk 22 kat kentsel baz istasyonları ve son 22 kat banliyö baz istasyonlarıdır. Düzlemin belirli bir yükseklikte sabit kaldığını ve x ekseni boyunca başlangıç noktasından (0, 0) noktaya (40000, 0) doğrudan uçtuğunu varsayalım. Radyo altimetresi tarafından alınan parazit, Şekil 3 ve Şekil 4'te gösterilmektedir. Farklı doğrusal eğriler, uçuş yüksekliği 50 m, 100 m, 500 m ve 1000 m olduğunda radyo altimetreye olan girişimdir.
Şekil 3, alıcının 4200 ~ 4400 MHz frekans bandında aldığı paraziti göstermektedir İki düz çizgi, yanlış yükseklik raporu koruma eşiğini (-83 dBm / 100 MHz) ve alıcı hassasiyeti bozulma koruma eşiğini (-90 dBm / 100) temsil etmektedir. MHz). Şekil 4, alıcı tarafından alınan toplam paraziti göstermektedir Düz çizgi, alıcının ön uç aşırı yük koruma eşiğidir (-30 dBm / 100 MHz).
Şekil 3 ve Şekil 4'teki simülasyon sonuçlarından, hava aracına müdahale edildiğinde, hava aracının alıcı hassasiyeti bozulma koruma eşiğini, yanlış irtifa koruma eşiğini ve alıcı ön uç aşırı yük koruma eşiğini hiçbir zaman aşmadığı görülebilir.Bu nedenle, 4400-4500 MHz frekans bandı 5G sistemi Radyo altimetreye müdahale.
4. Sonuç
Bu yazıda, 4400-4500 MHz frekans bandında 5G sisteminin ve 4200-4400 MHz frekans bandında havacılık radyo navigasyon servisinin (radyo altimetre) parazit birlikteliğine ilişkin bir Monte Carlo simülasyonu gerçekleştirilmiştir. Simülasyon sonuçları, kentsel veya banliyö ortamında, 50 m yükseklikte bile, alıcının müdahale edildiğinde bile radyo altimetrenin koruma standartlarını karşılayacağını göstermektedir. Bu nedenle, 4400-4500 MHz frekans bantlı 5G sistemi, radyo altimetreye zararlı parazite neden olmaz ve ilgili ekipman, koruyucu önlemler olmadan uyumlu olabilir ve paylaşılabilir.
Referanslar
Öneri ITU-R M.2101. Paylaşım ve uyumluluk çalışmalarında kullanılmak üzere IMT ağlarının modellenmesi ve simülasyonu Cenevre: ITU, 2017.
Öneri ITU-R M.2292. Frekans paylaşımı / girişim analizleri için karasal IMT-Advanced sistemlerin özellikleri Cenevre: ITU, 2013.
Öneri ITU-R M.2059. 4200-4400 MHz bandını kullanan radyo altimetrelerin işletimsel ve teknik özellikleri ve koruma kriterleri Cenevre: ITU, 2014.
Öneri ITU-R S. 525. Boş alan zayıflamasının hesaplanması Cenevre: ITU, 2016.
Li Kece, Li Jingchun, Yang Wenhan, vd. 3,5 GHz frekans bandında FSS yer istasyonuna 5G sistem baz istasyonunun parazit analizi.Elektronik Teknoloji Uygulaması, 2017, 43 (8): 21-24.
yazar bilgileri:
Jia Di 1, Li Jingchun 2, Yang Wenhan 2, Bao Yao 2
(1. Elektronik Bilgi Mühendisliği Okulu, Hebei Teknoloji Üniversitesi, Tianjin 300401; 2. Ulusal Radyo İzleme Merkezi, Pekin 100037)
