Page 32 - 网络电信2020年4月刊下

5G 大气波导干扰形成条件及其规避方法研究

赵飞龙
中国移动通信集团海南有限公司

摘要：针对我国5G网络受大气波导影响的特点及其形成条件，提出了一种具有广泛适应性的大气波导干
扰消除方法。即利用网络测量计算出精准的下倾角调整值，结合大规模阵列天线技术带来的广播波束调整能
力，实现实时自动的下倾角下压以消除干扰源。对大气波导高发区的琼州海峡、北部湾和南海区域的5G网
络，采用本文方法计算出需要调整的下倾角并对覆盖和干扰进行仿真，结果表明在保证本区域5G网络覆盖能
力的同时，大气波导带来的大尺度5G网内干扰显著降低。该方法相比于通过5G网内调整保护周期(protection
period, GP)规避远端干扰的方式，更能抗长距离干扰，适用于大气波导高发沿海区域。
关键词：大气波导；5G；干扰；大规模阵列天线

引言 一、我国大气波导特点及形成条件
[9]
[1]
根据文献 的探空资料，我国低空大气波导影响的无线电 文献 将大气波导分为蒸发波导、表面波导和抬升波导三
波范围很广，极限频率主要集中在30MHz到5GHz之间，对L波 种类型。
段、S波段和C波段的无线电系统的影响尤为显著。我国的大 图1中：Z为地表（或平均海平面）以上的高度，m；M(M 单
气波导分布范围也很广，部分地区年均表面波导发生率超过 位)为大气修正折射率；h a 为陷获层顶高度；h o 为陷获层底高
[2]
[3]
30% 。文献 说明我国近海大气波导与季风气候密切相关，夏 度；h b 为基础层底高度；D为波导厚度；d 1 为陷获层厚度；d 2 为
季时渤海、黄海、东海沿岸海域大气波导明显增多；台湾海峡 基础层厚度；ΔM为波导强度。
与台湾东南毗邻海域常年是波导发生最频繁的海区。文献 [4-6] 图 1 大气波导基本参数
说明夏季陆地压和西太平洋副热带高压在我国华北平原上空对
峙，雨后近地层又冷又湿的下层大气易形成蒸发波导。我国的
5G主要采用时分双工（time division duplex, TDD）制式，信
号收发工作在同一频段，远端的下行信号经过大气波导极小路
径损耗的传播落在近段上行信号的工作时隙上，造成了TDD网络
[7]
特有的交叉时隙干扰 。我国的5G主要工作频段为2.6GHz和3.5
GHz，且大气波导分布广泛，因此大气波导将形成较为显著的5G
[9]
网内干扰。 根据文献 ，形成大气波导并能使路径弯向地面需要同时
大气波导造成的远端干扰已经引起广泛的重视，在3GPP无 满足4个条件：
线接入网技术规范组(RAN TSG)第80次会议上同意在R16版本中 1）近地层或边界层某一高度处必须存在逆温层，即d/dZ<0
新增“NR的远端干扰管理(remote interference management, 的大气层。
[8]
RIM)研究”研究条目，并已输出相应的技术报告 。但气象和 2）电磁波发射源必须位于大气波导层内，即大于h 0 小于
通信学科交叉的研究比较少，国外一直以来主要使用FDD制式的 h a 。因此，影响我国的大气波导主要是表面波导和蒸发波导。
通信网络，对TDD制式的网络问题不够重视，可供参考的文献比 不同类型的大气波导的形成气象条件和典型高度如表1所示。
较有限。本文的研究成果有助于引发学界对气象和通信学科交 3）电磁波的波长必须小于最大陷获波长λmax(单位m)。
叉的重视，一方面通过加强对气象学的研究来提升通信系统的
性能，另一方面也可以利用通信系统的测量来代替部分气象要
素的探测。

网络电信 二零二零年四月 53