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研究与探讨

７０

2019年第1期

*基金项目：国家自然科学基金项目（61501326，61731006）

收稿日期：2018-12-10

3.5GHz频段IMT-2020系统对同频异系统干扰分析*

InterferenceAnalysisonIMT-2020Systemat3.5GHztotheSame

FrequencyOtherSystems

为保证IMT-2020系统在3.5GHz频段的研发和部署顺利进行，解决IMT-2020系统对该频段原有系统的干

扰问题，本文将对IMT-2020系统与卫星固定业务系统的干扰进行分析，实现系统之间的共存。通过确定

性计算的方法，得到卫星固定业务系统接收到IMT-2020系统的干扰功率与距离的关系，并通过卫星固定

业务系统的干扰门限得到两系统间的隔离距离。仿真结果表明，两系统同频时，在城区环境下部署要至

少保持47km以上的距离，在郊区环境下部署要至少保持58km以上的距离。

3.5GHz；IMT-2020；卫星固定业务；SUI传播模型；系统共存

InordertoensurethesmoothdevelopmentofIMT-2020systeminatthe3.5GHzfrequencybandandsolvethe

interferenceproblemoftheoriginalsystemofIMT-2020systeminthisfrequencyband,thispaperanalyzesthe

interferenceofIMT-2020systemandthesame-frequencyfixed-satellitervicesystemtoachievethecoexistence

hthedeterministiccalculationmethod,therelationshipbetweentheinterferencepowerand

thedistanceofIMT-2020systemreceivedbythefixed-satellitervicesystemisobtained,andtheisolationdistance

betweenthetwosystemsisobtainedbytheinterferencethresholdofthefition

resultsshowthatwhenthetwosystemsareatthesamefrequency,thedeploymentintheurbanenvironmentshould

beatleast47km;inthesuburbanenvironment,thedeploymentshouldbeatleast58km.

3.5GHz;IMT-2020;fixedsatellitervice;SUIpropagationmodel;systemcoexistence

（天津市无线移动通信与无线电能传输重点实验室，天津300387）

(TianjinKeyLaboratoryofWirelessMobileCommunicationsandPowerTransmission,Tianjin300387,China)

【摘要】

【关键词】

吴宏达，王为

WUHongda,WANGWei

[Abstract]

[Keywords]

1引言

移动通信作为互联网、物联网的重要载体，其

性能必须要不断提高以满足人们的需求，因此第五代

通信技术应运而生。2015年，在瑞士日内瓦召开的

WRC（WorldRadio-communicationConference，世界

doi:10.3969/.1006-1010.2019.01.012中图分类号：TN929.5

文献标志码：A文章编号：1006-1010(2019)01-0070-04

引用格式：吴宏达,王为.3.5GHz频段IMT-2020系统对同频异系统干扰分析[J].移动通信,2019,43(1):70-73.

OSID

：扫描二维码

与作者交流

无线电大会）上，将5G的名称正式确认为“IMT-

2020”，因此5G和IMT-2020为同一系统。目前，

我国正在北京地区开展3400MHz—3600MHz频段

的5G技术研发与测试试验。然而，C频段和扩展C

频段（3400MHz—4200MHz）一直是我国卫星固

定业务（空对地）的主要频段[1]。在WRC-07大会上

将3400MHz—3600MHz频段分配给移动系统作为

部署频段，并对IMT-Advanced（InternationalMobile

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研究与探讨

７１

2019年第1期

Telecommunications-Advanced，高级国际移动通信）

系统与卫星固定业务系统的共存做了分析[2]。和L、

S、X等频段不同的是，在C频段上的卫星系统的频段

占有率、使用优先级等更高，这对5G系统在C频段上

的部署造成了困难[3]。

为确保5G系统与FSS（FixedSatelliteService，卫

星固定业务）在该频段上的共存，避免系统之间的有

害干扰，本文将主要研究5G系统基站对卫星固定业务

系统地面接收站的影响分析，为5G系统在C频段和扩

展C频段的研发和部署提供参考。

2干扰场景与干扰分析

2.1干扰场景

因为本文研究的3.5GHz频段主要是卫星固定业务

的下行频段。所以IMT-2020系统和卫星固定业务系统

的干扰主要分为4种，分别是：IMT-2020系统基站对

卫星固定业务地面雷达的干扰；卫星固定业务地面雷

达对IMT-2020系统基站的干扰；IMT-2020系统用户对

卫星固定业务地面雷达的干扰；卫星固定业务地面雷

达对IMT-2020系统用户的干扰。本文主要研究的是单

个5G系统基站对卫星固定业务地面雷达的干扰。其干

扰模型如图1所示：

图15G系统基站对卫星固定业务地面接收站的干扰模型

2.2干扰分析方法

5G系统对卫星固定业务系统的干扰主要包括同频干

扰和邻频干扰，本文研究的是同频干扰。单个5G系统基

站对卫星固定业务地面雷达的同频干扰可由式(1)求出：

I

RX

=P

tx

+

G

tx

-

L

tx

-

L

ct

+

G

r

x

-

PL

-

L

polarization

(1)

其中，

I

RX

为卫星固定业务地面接收站接收到的干扰功

率，

P

tx

是5G系统基站的发射功率（dBm），

G

tx

是5G

系统基站天线增益（dB），

L

tx

是5G基站天线的欧姆损

耗，

L

ct

是5G系统的地物损耗，

G

rx

是地面雷达接收天线

增益（dB），

PL

是路径损耗（dB），

L

polarization

是两个

天线之间的极化系数（dB）。

2.3干扰系统参数

（1）5G系统参数

根据国际电信联盟（ITU,InternationalTelecommu-

nicationUnion）在2013年发布的报告书ITU-RM.2292[4]和

2017年发布的建议书ITU-RM.2101[5]，得到5G系统的低

频参数如表1所示：

表15G系统低频参数

参数类型城区宏站郊区宏站

站间距

/km0.450.9

天线高度

/m2025

下倾角

/(°)106

扇区化

3

扇区

3

扇区

天线模型

ITU-RM.2101

每根天线增益

/dBi5

天线极化线性，

±45°

天线结构

8×8

欧姆损耗

/dB3

地物损耗

/dB28.7

传导功率

/(dBm/MHz)32/100

平均激活率

/%50

根据表1的参数可得到5G系统的基站发射功率如下：

P

tx

=32+10lg(8

×

8)(dBm/100MHz)

=50(dBm/100MHz)=30(dBm/MHz)(2)

同理得到5G系统的基站天线最大增益：

G

tx

=5+10lg(8

×

8)=23dBi(3)

（2）卫星固定业务系统参数

根据ITU在2010年发布的建议书ITU-RS.465-6[6]和无

线通信技术委员会WG8工作组2013年发布的3400MHz—

3600MHz频段IMT室内覆盖系统与FSS系统兼容性研究

报告，得到卫星固定业务系统参数如表2所示。

（3）传播损耗模型

对于卫星固定业务系统接收端的干扰分析，无

线电波的路径损耗是接收端接收到的干扰功率的计算

中最重要的组成部分。因此采用最精准的传播损耗模

型，对于研究结果的准确程度有着至关重要的作用。

传统的传播损耗模型有COST231-HATA模型、SPM模

5G信号

5G系统基站卫星固定业务地面

接收站

接收终端距基站的距离/km

100

120

140

160

180

200

220

110

120

130

140

150

160

170

180

190

200

210

路

径

损

耗/

d

B

路

径

损

耗/

d

B

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研究与探讨

７２

2019年第1期

型、Ericsson9999模型等[8]，这些模型的适用频率大多

分布在500MHz—2000MHz，主要适用于LTE系统。

本次研究的5G系统在3.5GHz频段的路径损耗的预测将

采用标准SUI模型。该模型由Stanford大学提出[9]，用

于1900MHz以上的频率，根据不同的区域类型有不同

的对应参数。其模型公式由公式(4)给出：{PL

SUI

=32.4+20lg

f

+10

γlg(

SUI

0

=32.4+20lg10lg()6lg()

2000h

df

PLfXs

d

γ++++)+6lg(

SUI

0

=32.4+20lg10lg()6lg()

2000h

df

PLfXs

d

γ++++)+

h

+S

γ=a-b

×

h

tx

+

tx

tx

=-

c

abh

h

γ×+(4)

s=

0.65(lg

f

)2-1.3lg

f

+

σ

其中，

PL

SUI

为干扰系统发射信号的路径损耗，单位

为dB，

γ

为路径损耗因子，对于地形A（丘陵，植被

茂密）：

a

=4.6，

b

=0.0075，

c

=12.6，

σ

=5.2dB。地形

B（丘陵，植被稀少）：

a

=4.0，

b

=0.0065，

c

=17.1，

σ

=5.2dB。地形C（平原，植被稀少）：

a

=3.6，

b

=0.005，

c

=20，

σ=

6.6dB。

X

h

为高度修正项，对于地形A、B，

X

h

=

-10.8lg(rx=-10.8lg

2h

h

X（）

)；对于地形C，

X

h

=-20lg(rx=-10.8lg

2h

h

X（）

)。

h

tx

为基站天线

高度，

h

rx

为雷达天线高度，

d

0

为参考距离，单位为

m

。

3实验仿真与结果分析

本次仿真将基于城区和郊区两种环境下进行，城区

环境采用地形A的SUI传播模型，郊区环境采用地形B的

SUI传播模型。根据表1和表2中的参数，可以计算得到

PLSUI。将上面表中的参数代入后，当频率为3.5GHz

时，基于SUI传播模型的城区和郊区无线传播曲线分别

如图2和图3所示。

由图2和图3可以看出，当频率固定为3.5GHz时，

基于SUI传播模型的城区和郊区路径损耗的变化幅度不

是很明显，这与两个系统在不同的环境下配置的天线

高度不同有一定的关系。

L

polarization

由公式(5)[10]表示：

L

polarization

=10lg2

12

polarization

22

12

(1tantan)

=10lg

(1tan)(1tan)

L

αα

αα

+×

+×+

(5)

其中，

α

1

是5G天线的极化角度，

α

2

是雷达天线的极化

角度。

G

rx

通过表2可知，在城区和郊区的情况下分别

取值为38.2dBi、35.7dBi。

由表2可知，卫星固定业务系统接收机的干扰信号

与其内部噪声之比为

I

/

N

=-12.2dB，则其干扰门限

I

max

可由式(6)表示：

I

max

=

I

/

N

+

N

=-12.2+(-188.6)=-130.8(dBm/MHz)(6)

根据式(1)到式(6)，将参数代入后可以得到城区、

郊区环境下接收端受到干扰功率和距离之间的关系，

如图4和图5所示。

通过观察图4和图5可以发现，当两系统同频时，

5G系统对卫星固定业务系统的干扰较大，需要较远

的隔离距离。在城区环境下，当两系统间的距离达

到47km时，干扰功率低于干扰门限，干扰余量为

接收终端距基站的距离/km

100

120

140

160

180

200

220

接收终端距基站的距离/km

110

120

130

140

150

160

170

180

190

200

210

路

径

损

耗/

d

B

路

径

损

耗/

d

B

-160

-140

-120

-100

-80

-60

-40

干

扰

功

率/

(

d

B

m

M

H

z

)

接收终端距基站的距离/km

100

120

140

160

180

200

220

接收终端距基站的距离/km

110

120

130

140

150

160

170

180

190

200

210

路

径

损

耗/

d

B

接收终端距基站的距离/km

-160

-140

-120

-100

-80

-60

-40

干

扰

功

率/

(

d

B

m/

M

H

z

)

表2卫星固定业务系统参数

参数类型城区郊区

工作频率

/MHz3400-4200

噪声温度

/K100

干扰门限

I/N=-12.2dB

饱和电平

/dBm-60

卫星仰角

/(°)15/30/45

接收机噪声电平

/dBm-118.6

接收机噪声相关参数

T

为

100K

，

B

取

1MHz

作为参考带宽

天线高度

/m103

天线直径

/m2.41.8

天线增益

/dBi38.235.7

图2频率为3.5GHz时，城区的无线传播曲线

图3频率为3.5GHz时，郊区的无线传播曲线

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研究与探讨

７３

2019年第1期

吴宏达

（

/0000-0002-0415-4352

）：

研究生在读于天津师范大学电子与通信工

程学院

，

现任职于天津市无线移动通信与

无线电能传输重点实验室

，

研究方向为移

动通信

、

5G通信等

。

王为

：

博士毕业于天津大学

，

现任天津师

范大学电子与通信工程学院副院长

、

教

授

，

现任职于天津市无线移动通信与无线

电能传输重点实验室

，

研究方向为5G通

信

、

雷达信号处理

、

压缩传感

、

大数据挖

掘等

。

作者简介

0.1dB；在郊区环境下，当两系统间的距离58km时，

干扰功率低于干扰门限，干扰余量为0.5dB。数据结果

表明两系统在城区环境下所需要的隔离距离要小于郊

区环境下的隔离距离，这是因为在城区环境下，遮挡

物更多，使得无线信号的传播损耗得更快。

4结束语

本文针对IMT-2020系统对卫星固定业务系统在

3.5GHz频段可能产生的干扰问题，通过卫星固定业务

系统参数得到的干扰门限和接收到的干扰功率进行比

较，确定了IMT-2020系统基站的发射信号对卫星固定

业务系统地面接收站不产生干扰的安全距离。通过上

述的确定性计算可以得出结论如下：在处在同频的条

件下，IMT-2020系统对卫星固定业务系统造成的有害

干扰较大。由本文的仿真结果可以清晰地表明：当两

个系统的共处环境为城区时，共存需要保持大于47km

的隔离距离；当两个系统的共处环境为郊区时，共存

需要保持大于58km的隔离距离。

参考文献：

[1]王秀琦.卫星固定业务规划研究[J].数字通信世界,

2006(3):54-57.

[2]王丽.3400～3600MHz频段移动通信系统和卫星系统

共存分析[J].电信网技术,2011(2):24-32.

[3]程粉红.卫星固定业务规划频段应用前景浅析[J].中国

无线电,2014(7):32-33.

[4]teristicsofterrestrialIMT-

Advancedsystemsforfrequencysharing/interference

analys[R].2013.

[5]ingand

simulationofIMTnet-worksandsystemsforuin

sharingandcompatibilitystudies[R].2017.

[6]nce

radiationpatternofearthstationantennasinthefixed-

satelliterviceforuincoordinationandinterference

asssmentinthefrequencyrangefrom2to31GHz[R].

2010.

[7]CCSA无线通信技术委员会WG8工作组.3400-3600MHz

频段IMT室内覆盖系统与FSS系统兼容性研究报告[R].

2013.

[8]赵明峰.LTE传播模型浅析[J].电信科学,2013(9):117-

121.

[9]ShabbirN,SadiqMT,KashifH,isonof

radiopropagationmodelsforlongtermevolution(LTE)

network[J].InternationalJournalofNext-Generation

Networks(IJNGN),2011,3(3):25-41.

[10]陈菊.天线极化失配的理论分析及应用[J].空间电子

技术,1998(4):48-53.★

接收终端距基站的距离/km

110

120

130

140

150

160

170

180

190

路

径

损

耗/

d

B

接收终端距基站的距离/km

-160

-140

-120

-100

-80

-60

-40

接收终端距基站的距离/km

-150

-140

-130

-120

-110

-100

-90

-80

-70

-60

-50

干

扰

功

率/

(

d

B

m/

M

H

z

)

干

扰

功

率/

(

d

B

m/

M

H

z

)

接收终端距基站的距离/km

110

120

130

140

150

160

170

180

190

路

径

损

耗/

d

B

接收终端距基站的距离/km

-160

-140

-120

-100

-80

-60

-40

接收终端距基站的距离/km

-150

-140

-130

-120

-110

-100

-90

-80

-70

-60

-50

干

扰

功

率/

(

d

B

m/

M

H

z

)

图4城区环境下接收端受到干扰功率和两系统间距离曲线

图5郊区环境下接收端受到干扰功率和两系统间距离曲线

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