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光 通 信
我国主要地区的大气修正折射率随高度的变化率dM/dZ 2. 3GPP 相关规范
为–0.04～–0.07，平均厚度为100m，最小陷获频率f min 集中在 为解决由于大气波导带来的大型通信网络内部的自干扰和
[7]
0.45～0.6GHz。 跨国干扰问题，给出3GPP TR38.866 为这种RIM定义了集中式
4）电磁波的发射仰角必须小于某一临界仰角φ max 。 和分布式的协调框架。即利用特殊子帧中的下行导频时隙DwPTS
发送特征序列及其参考信号(Reference Signals, RS)，当基站
在上行导频时隙UpPTS和上行子帧上检测到特征序列，就可以准
确判断发生了大气波导干扰。近端通过延迟上行发射或通过操
式中：φ max 为最大临界仰角；θ为垂直波束宽度。我国境内 作管理维护(operational administrative and maintenance,
主要发射临界仰角集中在 0°～0.8°。 OAM)系统来间接降低远端的发射功率或提前结束上行发射来克
服大气波导干扰。
表 1 大气波导的典型高度和形成气象条件 [8]
3GPP TR38.866 为解决大气波导引发的远端干扰提供并建
议了多种候选方案，包括4种参考信号及相应的特征序列编码
\10种有秩指示(rank indication, RI)检测算法\2中ID映射方
[8]
案。详细内容请见文献 。
3. 大气波导规避方法
根据大气波导干扰形成的原理，可以采用的规避方法有：
1) 扩大上下行转换的时间长度使下行信号不落在上行信
号时隙中，采用具有更大GP值的特殊子帧配置，但GP值最大取
二、5G 基站规避大气波导的方法 值为12个符号（约为128km），而典型的抬升波导传播距离可达
1. 5G大气波导干扰 300km，因此该方法对超过128km的大气波导干扰将会失效。
为充分利用大规模阵列天线技术带来的空分复用能力，目 2) 降低远端发射信号功率使其长距离传播到近端时低于近
前主要的5G无线通信系统都采用TDD制式。信号收发工作在同一 端上行信号的功率则会降低对近端的干扰。由于该方法会降低
频段，将一个无线帧分隔为多个子帧，上下行在指定的子帧上 远端基站的覆盖能力，因此较少得到实际应用。
传输。为解决基站的下行信号落在相邻基站的上行子帧，3GPP 3) 利用大规模阵列天线的波束定向接收特性，在干扰强的
利用特殊子帧设计了保护周期(protection period, GP)来规避 方向上衰减接收到的信号或丢弃信号的受干扰部分。这会影响
网内强下行信号对弱上行信号的干扰。 近端上行的容量，且需要对基站接收做相对复杂的改变。
5G电磁波频率高于0.5GHz，基站高度通常为35m，位于蒸发 4) 减小垂直波瓣宽度并降低天线仰角使其低于最大临界
波导和表面波导中，5G采用了大规模阵列天线技术垂直波瓣宽 仰角，以不满足大气波导的产生条件。实际应用中可以结合增
度达30°，因此在我国相当广的地域5G电磁波极易满足大气波 加下倾角和关闭垂直面波束，将垂直波瓣从30°减小为15°或
导形成的4个条件。当大气波导发生时，远端基站的下行信号在 8°。
大气波导中经过长距离的低损耗传播，到达近端基站时，传播
时长超过了GP，且信号强度仍较高，将对上行信号形成较大的 三、基于大规模阵列天线权值的精准下倾角
干扰，见图2（b）。由于同频信号传播的互易性，近端基站的 调整的 RIM 方案
下行信号也会对远端基站的上行信号造成干扰。该问题在4G的 1. 基本实现思路
LTE-TDD网络中已普遍存在 [7,12] 。 3GPP TR38.866未给出明确的干扰规避方案，上述1-3种规
避方案也较为常见并存在较大的缺陷，方法4也多在实际工程中
图 2 5G 大气波导干扰形成原理
使用，但多以人工非自动化的方式来实施。本文提出一种利用
5G的Massive MIMO大规模阵列天线技术来实现一种集中式的自
动RIM方法(图5)。当近端检测到远端施扰基站后，向OAM报告相
应事件；OAM通过受扰基站位置的温度、大气压、水汽压、基站
图 3 5G 大气波导干扰形成原理
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