Wie kann man das 5G-Signal Störungen oder das Flugzeugradar beeinflussen?

Störungen probleme in Verbindung mit Flugradar-Höhenmessern für den neuen C-Band-5G-Telekommunikations dienst, der im Frequenzband von 3,7 GHz bis 3,98 GHz arbeitet. Radar-Höhenmesser sind ein wichtiger Bestandteil der Flugzeugsicherheit während der Landung und des Starts, da sie eine genaue Messung der Höhe des Flugzeugs zum Boden liefern.

Wir werden nun die Komponenten betrachten, die für eine High-Fidelity-Interferenzanalyse erforderlich sind, um die maximale Störungen zwischen 5G-C-Band-Sendern und Radar-Höhenmesserempfängern zu bestimmen.

Anatomie der Interferenzanalyse

Der traditionelle Weg, um festzustellen, ob Störungen vorhanden sind, besteht darin, einfach das entsprechende Funkgerät einzuschalten und das Spektrum zu messen. Im Falle einer Störung des Radar-Höhenmessers durch das 5G-C-Band müssen Türme in der Nähe von Flughäfen geöffnet werden, der Spitzenverkehr wird durch das Funksystem nach oben geschoben, Flugzeuge werden mit einem bestimmten Radar-Höhenmessersystem geflogen und Datenproben werden gesammelt. Die Kosten für die Durchführung tatsächlicher Messungen sind aus mehreren Gründen hoch:

Jedes Testflugzeug kann jeweils nur einen Radarhöhenmesser verifizieren, und basierend auf der Wechselwirkung der Antenne mit dem Hauptkörper kann jeweils nur ein Flugzeugtyp verifiziert werden.

5G und andere Signale im Radar-Höhenmesserband müssen „leise“ sein, damit andere Signale in der Umgebung die Messungen nicht verzerren;

Der Luftraum muss während der Durchführung des Tests von anderen Luftfahrzeugen geräumt werden;

Die Tests gelten jeweils für einen 5G-Basisstationsstandort und einen Flughafen.

Dies sind nur einige der Faktoren, die die Verifizierung durch Messung sehr kostspielig machen.

Bei ausreichender Genauigkeit bietet die Simulation eine sehr kostengünstige und wiederholbare Methode zum Testen und Validieren von Radarhöhenmessern, Hostflugzeugen, C-Band-5G-Basisstationskombinationen und -parametern sowie Flughafenstandorten. Lassen Sie uns die Worst-Case-Interferenzanalyse mit einer Simulation untersuchen. In unserem Fall verwenden wir Ansys Electronics Desktop, das den Ansys HFSS-Simulator zur Modellierung von Antennen und deren Interaktion mit der lokalen Umgebung und die Ansys Electromagnetic Interference Toolbox (EMIT) zur Modellierung von Breitbandinterferenzen zwischen potenziellen Funksystemen enthält.

Es werden sowohl In-Channel- als auch Out-of-Band-Effekte berücksichtigt. Neben Sender und Empfänger muss auch das Antennensystem berücksichtigt werden, wobei die Ausrichtung und Position des Flugzeugs sowie die Beamforming- und Beam-Steering-Eigenschaften des 5G-Antennensystems zu berücksichtigen sind.

Die Modellierung der HF-Störszene kann in drei Teile unterteilt werden, wie in der folgenden Abbildung dargestellt.

Modellierung der 5G-Signal Störungen

Ein 5G-Basisstationsmodell erfordert ein Verständnis seiner breitbandigen elektromagnetischen Emissionen – sowohl In-Band als auch Out-of-Band in seinem 5G-Kanal. Jeder Sender, der Informationen in einem HF-Signal überträgt, weist aufgrund der Signalmodulation Außerbandemissionen auf, und die FCC und die International Telecommunication Union (ITU) legen gesetzliche Grenzwerte für die Signalstärke fest, die jeder lizenzierte (oder nicht lizenzierte) Sender übertragen kann . Sender sind fest am Boden oder auf festen Türmen montiert, aber Antennen können ihre Energie möglicherweise durch einen als Beamforming bezeichneten Prozess in eine bestimmte Richtung fokussieren.

Bei unserer Suche nach potenziellen Störungen haben wir die Worst-Case-Effekte betrachtet. Bei der Modellierung eines Senders beginnen wir mit einer Peak-Power-Spectrum-Maske, die die maximal verwendete Leistung zu jedem Zeitpunkt und bei jeder Frequenz anzeigt. Wir können auch die Auswirkungen von Oberschwingungen, Intermodulationsprodukten, Breitbandrauschen, Schmalbandrauschen usw. erfassen, aber eine der besten Möglichkeiten, dies zu tun, besteht darin, die von den Industrievorschriften geforderten maximalen Emissionen zu verwenden. Die International Telecommunication Union (ITU) hat diese Standards entwickelt, um die Sicherheit von Menschen und Systemen vor der Belastung durch Hochfrequenzpegel zu gewährleisten. Um die Überprüfung zu erleichtern, haben wir zuerst die C-Band-Basisstationsspezifikation mit weiträumiger Abdeckung mit einem 16 × 16-Array verwendet, das in der 3GPP-Spezifikation vorgeschlagen wird. Es ist erwähnenswert, dass Anbieter von Telekommunikationsgeräten möglicherweise Geräte mit einer Breitbandrauschleistung anbieten (und tun), die die von uns verwendeten Werte übersteigt; wir beginnen mit der Nachfrage, da dies das Worst-Case-Szenario für kompatible Sender darstellt. Tatsächlich haben wir in einer unterstützenden Studie der FAA durch das Radio Technical Committee for Aeronautics (RTCA) einige Parameter gefunden, die helfen, die Abschirmung von 5G-Funkemissionen zu definieren.