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3.5 GHz頻段上5G系統(tǒng)基站對(duì)FSS地面接收站的干擾分析研究

2018年01月25日 18:29 網(wǎng)絡(luò)整理 作者: 用戶評(píng)論(0
關(guān)鍵字:基站(66026)5G(527639)

為保障第五代移動(dòng)通信5G)技術(shù)在我國的研發(fā)與測(cè)試,保護(hù)3.5 GHz頻段上衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)(FSS)的正常工作,運(yùn)用最新5G系統(tǒng)參數(shù)和國際電信聯(lián)盟(ITU)相關(guān)建議書提供的仿真方法,開展了3.5 GHz頻段上5G系統(tǒng)基站與FSS系統(tǒng)的共存研究。結(jié)果表明,3.5 GHz頻段上5G系統(tǒng)基站對(duì)FSS地球站同頻干擾較大,難以實(shí)現(xiàn)兩系統(tǒng)同頻共存,鄰頻部署時(shí)可通過一定的措施實(shí)現(xiàn)兩系統(tǒng)共存。

目前,我國正在北京地區(qū)開展3 400-3 600 MHz頻段的第五代移動(dòng)通信(the fifth generation mobile communication,5G)技術(shù)研發(fā)與測(cè)試試驗(yàn)。然而,C頻段與擴(kuò)展C頻段(3 400-4 200 MHz)一直是我國和亞洲地區(qū)衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)的傳統(tǒng)核心頻段[1]。與其他頻段相比,我國C頻段衛(wèi)星系統(tǒng)使用地位更高,部署和應(yīng)用范圍更廣,并體現(xiàn)在我國重大衛(wèi)星工程、行業(yè)衛(wèi)星通信應(yīng)用、航天衛(wèi)星研制、國際衛(wèi)星出口等多個(gè)領(lǐng)域[2]。為保證5G系統(tǒng)與衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)(Fixed Satellite Service,F(xiàn)SS)的兼容共用,避免對(duì)在軌及計(jì)劃使用的衛(wèi)星系統(tǒng)產(chǎn)生有害干擾,本文開展了該頻段上5G系統(tǒng)基站對(duì)FSS地面接收站(地球站)的干擾分析研究,為該頻段未來規(guī)劃奠定基礎(chǔ)。

1 干擾場(chǎng)景與分析方法

1.1 干擾場(chǎng)景

由于擴(kuò)展C頻段是我國固定衛(wèi)星業(yè)務(wù)的下行頻段,所以5G系統(tǒng)與FSS系統(tǒng)的干擾主要有4種:5G基站對(duì)FSS地球站的干擾、5G用戶對(duì)FSS地球站的干擾、FSS衛(wèi)星對(duì)5G基站的干擾、FSS衛(wèi)星對(duì)5G用戶的干擾。本文主要研究在城區(qū)和郊區(qū)兩種場(chǎng)景下,5G基站對(duì)FSS地球站的干擾場(chǎng)景。

3.5 GHz頻段上的5G系統(tǒng)主要用于廣域覆蓋,故3.5 GHz頻段上5G系統(tǒng)基站均采用三扇區(qū)宏站,蜂窩組網(wǎng)。共存研究時(shí),5G基站與FSS地球站部署在同一地理區(qū)域,假設(shè)存在一個(gè)FSS地球站,5G系統(tǒng)基站呈環(huán)狀部署在地球站周圍[3],其共存拓?fù)淠P腿鐖D1所示。其中,Dprotection表示兩系統(tǒng)共存時(shí)所需的保護(hù)距離,Dintersite表示兩個(gè)基站之間的距離。

單個(gè)5G系統(tǒng)基站發(fā)射機(jī)對(duì)FSS地球站的干擾模型如圖2所示。其中,O為FSS地球站所在位置,OP為地球站主軸方向,A為5G基站發(fā)射天線所在位置,AO為5G基站發(fā)射機(jī)對(duì)FSS地球站的干擾方向;α為地球站天線主軸與其在水平面的投影構(gòu)成的角度,即地球站的仰角;5G5-gs1-x1.gif為干擾方向與地球站主軸方向的空間離軸角[4]。

3.5 GHz頻段上5G系統(tǒng)基站對(duì)FSS系統(tǒng)同頻干擾大的解決方案

1.2 干擾分析方法

5G系統(tǒng)基站對(duì)FSS系統(tǒng)主要考慮同頻干擾和鄰頻干擾[5]。具體造成干擾的程度主要取決于FSS地球站的仰角、所接收到的5G系統(tǒng)的集總干擾功率等。

若只考慮一個(gè)5G基站的干擾時(shí),則地球站接收到的干擾功率可由式(1)計(jì)算:

其中,IIMT為FSS地球站接收機(jī)輸入端接收到的1 MHz帶寬內(nèi)的干擾功率(dBm),PIMT為5G系統(tǒng)基站每MHz帶寬的發(fā)射功率(dBm),GIMT(γ,β)為5G系統(tǒng)基站的天線增益(dB),GFFS(5G5-gs1-x1.gif)為FSS地球站接收天線增益(dB),L(f,d)為大范圍的路徑損耗(dB),CL(d)為周圍物體的散射損耗(dB),ACLR為鄰信道泄露比(dB)。

5G系統(tǒng)基站對(duì)FSS地球站的集總干擾可由式(2)計(jì)算:

其中,Iagg為到達(dá)衛(wèi)星地球站接收機(jī)輸入端的集總干擾功率譜密度(dBm/MHz),In為第n個(gè)5G基站對(duì)衛(wèi)星地球站的干擾功率譜密度(dBm/MHz)。

(1)5G系統(tǒng)天線模型

5G系統(tǒng)將使用大規(guī)模多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)天線,大規(guī)模MIMO天線利用其波束賦形技術(shù)可以形成方向性極強(qiáng)的窄波束,從而在目標(biāo)方向波束增益最大,而在干擾和無用方向產(chǎn)生零陷,增益最?。?-7],天線模型參考ITU-R M.2101建議書[8]。

(2)FSS地球站接收天線模型

衛(wèi)星地球站天線的增益與離軸角的關(guān)系參考ITU-R S.465建議書[9],如式(3)、式(4)所示:

3.5 GHz頻段上5G系統(tǒng)基站對(duì)FSS系統(tǒng)同頻干擾大的解決方案

(3)傳播模型

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