5G系統干擾分析

楊少斌 唐瑞龍

摘要：針對5G網絡部署中可能遇到的FSS系統干擾、終端自干擾、與現網系統間的隔離等問題進行分析。

關鍵詞：5G 同頻干擾 ?網絡間干擾

1、5G干擾分析

多網絡并存情況下，為保證每個網絡的覆蓋效果，干擾是一個必須解決的問題。5G部署初期，由于頻率分配問題，存在與FSS系統之間的干擾，以及運營商內部、運營商之間多系統共址并存導致的干擾。下面對各種干擾進行分析。

1.1 5G與FSS系統之間的干擾

中國聯通和中國電信的5G頻段為3400?3600MHz。然而，C頻段與擴展C頻段（3400?4200MHz）—直是我國和亞洲地區(qū)衛(wèi)星通信產業(yè)的傳統核心頻段。

5G系統基站對FSS系統主要考慮同頻干擾和鄰頻干擾。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系統的集總干擾功率等。

同頻干擾：34OO?36O0MHz頻段，5G系統對衛(wèi)星固定業(yè)務地球站可能形成同頻干擾，需要克服（198+10 ）dB的信號差。

鄰頻干擾：3600?4200MHz頻段，5G系統對衛(wèi)星固定業(yè)務地球站可能形成鄰頻干擾，需要克服93?114dB的信號差。

飽和干擾：3400?3700MHz頻段，5G系統對衛(wèi)星固定業(yè)務地球站可能形成飽和干擾，需要克服138dB的信號差。

1.2 5G與現網系統間干擾

對于5G部署，業(yè)界存在兩種網絡架構部署方式，即SA（獨立）架構和NSA（非獨立）架構。如果運營商5G網絡按NSA架構部署，則要求終端支持雙連接技術，釆用雙射頻同時連接4G與5G網絡并進行雙收雙發(fā)，此時射頻器件的非線性等因素容易導致終端存在自干擾問題，即上行可能對下行接收產生諧波與互調干擾，造成接收端靈敏度下降。

雙連接作為非獨立組網下實現互操作方案的關鍵技術，需終端在硬件上支持雙通道射頻，同時連接LTE與5G NR網絡。

由于射頻器件的非線性等因素，上行的雙發(fā)會帶來下行諧波和互調干擾，造成接收端靈敏度下降。終端雙鏈接干擾 主要體現在諧波干擾、互調干擾。

2 干擾解決建議

2.1 5G與衛(wèi)星地球站之間的干擾解決建議

（1）3400?3600MHz頻段5G基站與衛(wèi)星地球站干擾保護距離的確定

①干擾的客觀影響因素

· 5G基站

可通過調整5G基站發(fā)射功率、設置位置、天線高度、天線特性和基站天線下傾角等方式降低干擾。

·空間隔離和衰減

可在規(guī)劃5G基站時通過物理空間隔離5G基站和衛(wèi)星地球站，包括收發(fā)天線空間隔離、信號傳輸損耗衰減、建筑物隔離等方式，以降低干擾。

·衛(wèi)星地球站

可通過調整衛(wèi)星地球站的工作頻段、接收機性能、帶外抑制性能、抗阻塞性能、天線設置位置和高度、工作方位角和仰角等方式降低干擾。

②干擾保護距離的確定

考慮到衛(wèi)星地球站采用方向性天線，實際場景下的干擾保護距離應考慮對被干擾無線電臺（站）實際使用天線的方 向性圖進行分析。在缺少有關地球站天線輻射方向性圖的特定信息時，可采用國際電聯ITU-R S.465建議書提供的“用于2?31GHz頻率范圍協調和干擾評估的衛(wèi)星固定業(yè)務地球站天線的參考輻射方向性圖”作為工程評估參考。

典型城區(qū)環(huán)境下5G基站與3400?3600MHz頻段衛(wèi)星地球站的參考干擾保護距離，在衛(wèi)星地球站接收天線主軸2° 以外的區(qū)域可減小到5km。

（2）5G基站與衛(wèi)星地球站協調區(qū)半徑

根據國際電聯ITU-R F.758-6建議書，在固定業(yè)務臺（站）工作頻段，干擾信號限值為固定業(yè)務臺（站）接收系統噪聲電平減10dB，超過該限值的干擾信號可能對固定業(yè)務臺（站）造成有害干擾。

5G基站與固定業(yè)務臺（站）的干擾協調區(qū)是指以固定業(yè)務臺（站）為中心且在一定范圍內的地理區(qū)域，在此區(qū)域內使用相同頻率的5G基站可能會對固定業(yè)務臺（站）產生有害干擾。

原則上干擾協調區(qū)為以固定業(yè)務臺（站）為中心、半徑為300m的圓形區(qū)域;對于微波通信系統，當5G基站位于微 波通信系統的最大增益接收方向時，應避免5G基站的最大增益發(fā)射方向正對微波通信系統。

（3）干擾解決方案及建議

①衛(wèi)星運營商將工作在3400?3700MHz頻段上的衛(wèi)星業(yè)務調整至3700?4200MHz或其他不受干擾影響的頻段，并對 調整至3700?4200MHz頻段的衛(wèi)星地球站釆用第②條措施。

②為3700 ? 4200MHz頻段的衛(wèi)星地球站額外加裝該頻段的濾波器，或更換上述工作頻段的低噪聲放大（LNA）、變頻器（LNB），可增加45dB左右的隔離度。

③調整5G系統基站站址布局;避讓衛(wèi)星地球站接收天線主瓣方向（離軸角2°以內）;如果基站位于衛(wèi)星地球站 接收天線第一旁瓣（離軸角2°?48°）、副瓣或背瓣（離軸角大于48°）方向，相對位于主瓣方向可增加20?34dB的隔離度。

④為衛(wèi)星地球站加裝屏蔽網，單層屏蔽網可增加8 ? 12dB的隔離度。

⑤調整5G系統基站的最大輻射方向和下傾角，可增加0?8dB的隔離度。

⑥降低5G基站發(fā)射功率，在一定程度上緩解干擾。

⑦有效利用建筑物隔離，單墻體可增加8?20dB的隔離度。

（4）5G基站選址建議

①5G基站規(guī)劃選址要提前考慮與衛(wèi)星地球站的空間隔離，盡量減小對衛(wèi)星地球站的干擾。

②衛(wèi)星保護站周邊尤其南向盡量不要建設掛高較高的 5G基站，可優(yōu)先通過微基站或者室內分布等方式解決周邊 5G覆蓋。

③合理地布局規(guī)劃5G基站頻率，在衛(wèi)星保護站附近釆取異頻組網方式減小干擾。

3 結束語

（1）5G基站對衛(wèi)星地球站等無線電臺（站）的干擾，通過基站規(guī)劃布局方式解決時存在較大難度，可通過為衛(wèi)星通信地球站加裝頻段濾波器，或將低噪聲放大器、變頻器更換為帶有濾波功能的500MHz帶寬設備等方式進行解決。

（2）可采用SA架構組網，避免5G終端雙連接自干擾。

（3）5G基站與現網2G、3G、4G等系統的干擾可通過設備物理隔離方式進行解決，優(yōu)先通過垂直隔離解決。

參考文獻

[1]中國聯通5G無線網絡建設揭導意見（討論稿）[Z].

[2]何偉俊，戴國華，張婷，等.終端在5G頻段下的自干擾問題探討[J].移動通信，2018（2）