5G NR系統頻譜干擾協調分析

張海濤

【摘? 要】為了解決5G NR系統頻譜干擾的問題，通過解析工信部無〔2018〕266號文，介紹了3 000 MHz—5 000 MHz頻段5G基站與無線電臺（站）的干擾協調措施，分析了2 600 MHz頻段5G基站與北斗衛星導航系統等無線電臺（站）的干擾協調問題。

【關鍵詞】5G NR;衛星地球站;干擾協調區;射電天文臺;電磁環境保護區;北斗;導航雷達

1? ?引言

2018年12月初，工業和信息化部向中國移動、中國電信、中國聯通三家基礎電信運營商發放了5G系統中低頻段試驗頻率使用許可。其中，中國移動獲得2 600 MHz和4 900 MHz頻段試驗頻率使用許可，中國電信和中國聯通獲得3 500 MHz頻段試驗頻率使用許可。

2018年12月11日，為了解決5G NR系統基站與衛星地球站等其他無線電臺（站）的干擾問題，工業和信息化部下發了工信部無〔2018〕266號文件“工業和信息化部關于印發《3000-5000 MHz頻段第五代移動通信基站與衛星地球站等無線電臺（站）干擾協調管理辦法》的通知”。通知中對工作在3 000 MHz—5 000 MHz的5G NR系統基站與衛星地球站等其他無線電臺（站）的干擾規避問題和規范協調管理方法都做了詳細規定，優化了5G基站設置審批程序，為5G充分、合理、有效地利用無線電頻譜資源，高效率快速建設網絡鋪平了道路。

但是在工信部無〔2018〕266號文件中，只是針對中國聯通和中國電信的3 500 MHz頻段和中國移動的4 900 MHz頻段，對中國移動的2 600 MHz頻段并沒有涉及。根據中國人民共和國無線電頻譜劃分方案，在5G NR系統使用的2 600 MHz頻段（2 500 MHz—2 690 MHz）附近，有如下無線系統存在：

（1）低端

2 483.5 MHz—2 500 MHz：分配給移動、固定、無線電定位、衛星移動（空對地）、衛星無線電測定（空對地）使用。

（2）高端

2 690 MHz—2 700 MHz：分配給衛星地球探測、射電天文以及空間研究業務;

2 700 MHz—2 900 MHz：分配給航空無線電導航、無線電定位業務使用。

可見，2 600 MHz頻段的電磁環境也很復雜，同樣需要做好干擾協調，才能保證5G網絡建設的順利進行。

本文總結了3 000 MHz—5 000 MHz頻段5G基站與其他無線電臺（站）的干擾協調方法，同時依據2 600 MHz頻段無線系統射頻指標，分析確定了2 600 MHz頻段5G NR基站與其他無線系統的干擾協調方法。

2? ?3 000 MHz—5 000 MHz頻段干擾協調

依據工信部無〔2018〕266號文件精神，5G NR基站的建設，應該遵循“頻帶外讓頻帶內、次要業務讓主要業務、后用讓先用、無規劃讓有規劃”的原則，5G網絡運營商需做好與同頻及鄰頻合法無線電臺（站）使用單位的干擾協調。

2.1? 5G基站與衛星地球站的干擾協調

（1）衛星地球站的干擾保護標準

衛星地球站（含衛星測控站、衛星監測站）的干擾保護標準有兩個：

1）干擾信號電平小于晴空條件下衛星地球站接收系統噪聲功率減12 dB，此時衛星地球站接收系統靈敏度惡化0.37 dB。

2）衛星地球站接收到的干擾信號總功率不得超過-60 dBm，以免引起飽和干擾。

（2）干擾協調區

為避免對合法使用的衛星地球站造成有害干擾，將衛星地球站為中心的一定范圍內的區域設立為干擾協調區。在干擾協調區內建設3 000 MHz—5 000 MHz的5G NR基站，需做好5G NR基站與衛星地球站的干擾協調工作。

在工信部無〔2018〕266號文件中，根據理論計算，規定了干擾協調區的范圍：

1）衛星地球站工作在3 400 MHz—3 600 MHz頻段時，干擾協調區半徑為42.5 km（建設5G室外站）或1 km（建設5G室內站）。

2）衛星地球站工作在3 600 MHz—3 700 MHz頻段時，干擾協調區半徑為4 km（建設工作在3 400 MHz—3 600 MHz頻段內的5G室外站）或50 m（建設工作在3 400 MHz—3 600 MHz頻段內的5G室內站）。

3）衛星地球站工作在3 700 MHz—4 200 MHz頻段時，干擾協調區半徑為2 km（建設工作在3 400 MHz—3 600 MHz頻段內的5G基站）或100 m（衛星地球站已采用濾波和抗飽和措施）。

4）衛星地球站工作在4 500 MHz—5 000 MHz頻段時，干擾協調區半徑為4 km（建設工作在4 800 MHz—4 900 MHz頻段內的5G基站）。

5）衛星地球站工作在4 500 MHz—5 000 MHz頻段時，干擾協調區半徑為2 km（建設工作在4 900 MHz—5 000 MHz頻段內的5G基站）或100 m（衛星地球站已采用濾波和抗飽和措施）。

（3）干擾緩解工程措施

為規避對衛星地球站的干擾，在干擾協調區內，建議綜合采取以下干擾緩解工程措施：

1）為地球站加裝濾波器或更換高頻頭，抑制帶外干擾。

2）地域隔離

在滿足覆蓋需求的前提下，衛星地球站和5G基站之間的距離盡可能遠，同時充分利用樓宇建筑物等障礙物增強兩系統間的隔離度水平。

3）加裝屏蔽

屏蔽的方式主要有三種：

第一種是ITU-R SF.1486中建議的屏蔽方法;第二種是柵欄屏蔽，如圖1所示;第三種是網格屏蔽，網格的密度越大，屏蔽網的隔離效果越好，如圖2所示。

4）對5G NR基站進行調整

傳統的工參調整手段包括降低5G基站發射功率，調整5G基站天線最大輻射方向，加大5G天線下傾等。當衛星地球站并不在5G基站天線最大輻射方向時，加裝天線背板是降低干擾的有效手段。

2.2? 5G基站與固定業務臺（站）干擾協調

（1）固定業務臺（站）的干擾保護標準

固定業務臺（站）的干擾保護標準為：干擾信號電平小于固定業務臺（站）接收系統噪聲電平減10 dB，此時固定業務臺（站）的接收系統靈敏度降低0.4 dB。

（2）干擾協調區

為避免對合法使用的固定業務臺（站）造成有害干擾，也需設立干擾協調區。

干擾協調區是以固定業務臺（站）為中心，半徑為300 m的圓形區域。對于微波通信系統，兩系統的天線主波瓣方向不能正對，即5G基站天線的最大增益發射方向不能正對微波通信系統最大增益接收方向。

（3）干擾緩解工程措施

干擾緩解工程措施與衛星地球站基本相同，即包括地域隔離、為固定業務臺（站）加裝屏蔽、降低5G NR基站發射功率及調整5G NR基站天線最大輻射方向等措施。

2.3? 5G基站與射電天文臺干擾協調

（1）射電天文臺的干擾保護標準

射電天文臺的干擾保護標準遵循ITU-R RA.769-2建議書附錄1“Detrimental level interference criterion”中的規定。

（2）電磁環境保護區

根據《中華人民共和國無線電管理條例》規定，各地無線電管理機構應在射電天文臺周圍設置電磁環境保護區。所謂電磁環境保護區，就是為保護重要無線電臺的業務，依法為無線臺站劃出的具有一定強制性和排他性的區域。

電磁環境保護區的半徑一般應大于射電天文臺的視距范圍，各地無線電管理機構應協調相關單位，結合當地地理地形等因素確定電磁環境保護區范圍并對外發布。

（3）干擾緩解工程措施

5G基站選址應嚴格遵守有關電磁環境保護區的技術要求和辦法，在5G網絡規劃、基站建設和施工過程中，應采取必要的干擾規避措施，嚴格避免對已規劃和在運行的射電天文臺產生有害干擾。

3? ?2 600 MHz頻段干擾協調

3.1? 5G基站與2 600 MHz頻段低端的干擾協調

在2 600 MHz頻段低端2 483.5 MHz—2 500 MHz，我國北斗一代衛星導航系統提供無線電測定業務（RDSS下行），與2 600 MHz頻段的5G NR系統工作頻段低端緊鄰。

（1）北斗系統對5G NR干擾分析

北斗系統對5G NR的干擾主要是北斗衛星對5G NR基站和終端的干擾。北斗衛星為地球同步軌道衛星，距離地球約36 000 m，北斗衛星信號到達地球表面的空間衰減在191 dB以上。

北斗衛星的帶外雜散輻射約為-9 dBm/MHz（已考慮衛星天線增益），則北斗衛星的雜散輻射到達地球后的電平很小，對5G NR基站和終端的帶內雜散干擾可以忽略不計。

北斗衛星的等效輻射功率EIRP約為81 dBm，到達地球后衰減為-110 dBm，北斗衛星對5G NR基站和終端的帶外阻塞干擾也可以忽略不計。

（2）5G NR對北斗系統干擾分析

5G NR對北斗系統的干擾主要是5G NR基站和終端對北斗系統終端的干擾。

北斗系統終端的工作帶寬為8 MHz，噪聲指數（NF）為2 dB，則北斗系統終端的底噪為-103 dBm。如果以北斗系統終端的接收機靈敏度降低1 dB為其干擾保護標準，則允許的帶內雜散輻射干擾電平為-109 dBm。

北斗系統終端的帶通濾波抑制指標為40 dB，其允許的帶外阻塞干擾電平為-49 dBm/MHz。

假設：

5G NR基站天線增益為21 dBi（含天線增益和賦形增益，考慮饋線接頭損耗為3 dB）;

5G NR終端天線增益為0 dBi;

5G NR終端天線人體損耗為7 dB;

北斗系統終端天線增益為-3 dBi。

5G NR基站在2 483.5 MHz—2 500 MHz范圍內的雜散輻射指標為-47 dBm/MHz，5G NR終端在2 483.5MHz—2 500 MHz范圍內的雜散輻射指標為-30 dBm/MHz。則5G NR基站與北斗系統終端間的雜散干擾空間隔離度要求為89 dB，5G NR終端與北斗系統終端間的雜散干擾空間隔離度要求為78 dB。

5G NR基站的發射功率為53 dBm/100 MHz，5G NR終端的發射功率為27 dBm/100 MHz。則5G NR基站與北斗系統終端間的阻塞干擾空間隔離度要求為60 dB，5G NR終端與北斗系統終端間的阻塞干擾空間隔離度要求為13 dB。

考慮最嚴格的環境：北斗系統終端位于5G NR天線最大輻射方向內，北斗系統終端與5G NR基站和終端之間為視距環境（LOS）。此時，北斗系統終端與5G NR基站的干擾隔離距離要求為270 m，北斗系統終端與5G NR基站的干擾隔離距離要求為76 m。

5G NR基站和終端的實際發射功率要小于標稱最大發射功率，北斗系統終端也采取了抗干擾措施，實際需要的干擾隔離距離要小于上述理論計算值。同時考慮北斗系統終端的移動性，所受到的干擾為瞬態干擾，因此從整體看，5G NR與北斗系統基本滿足共存的要求。

（3）干擾緩解工程措施

為規避對北斗系統終端的干擾，建議綜合采取以下干擾緩解工程措施：

1）增強北斗系統終端的抗干擾能力。

2）5G NR基站選址及建設時，保證周圍一定范圍內沒有用戶活動。

3）通過網絡優化實現5G NR網絡的良好覆蓋，避免5G NR基站和終端以最大功率發射。

3.2? 5G基站與2 600 MHz頻段高端的干擾協調

在2 600 MHz高端2 600 MHz—2 700 MHz，有航空無線電導航雷達提供航空導航業務，與2 600 MHz頻段的5G NR系統工作頻段高端緊鄰。

航空無線電導航業務屬于重要的無線電業務，根據《中華人民共和國無線電管理條例》規定，在其周圍應設置電磁環境保護區。

由于5G NR終端的移動性和不可預測性，這里考慮導航雷達與5G NR基站的干擾。

（1）導航雷達對5G NR干擾分析

導航雷達屬于高功率無線系統，其等效輻射功率為130 dBm，帶外-20 dB帶寬為4.4 MHz，帶外抑制大于90 dB。

如果以5G NR基站接收機靈敏度降低1 dB為其干擾保護標準，則允許的帶內雜散輻射干擾電平為-106 dBm/MHz，5G NR基站的接收機在2 700 MHz—2 900 MHz的阻塞指標為-15 dBm（CW）。

假設：

5G NR基站天線增益為21 dBi（含天線增益和賦形增益，考慮饋線接頭損耗為3 dB）;

5G NR基站與導航雷達間的天線耦合損耗為20 dB。

5G NR基站與導航雷達的雜散干擾空間隔離度要求為121 dB，阻塞干擾空間隔離度要求為142 dB。

因為電磁環境保護區存在，兩系統間應為非視距環境（NLOS），此時導航雷達與5G NR基站的雜散干擾隔離距離要求為220 m，導航雷達與5G NR基站的阻塞干擾隔離距離要求為850 m。

（2）5G NR基站對導航雷達干擾分析

5G NR基站的發射功率為53 dBm/100 MHz，發射機在2 700 MHz—2 900 MHz的雜散輻射指標為-47 dBm/MHz。

導航雷達接收機最小分辨電平為-115 dBm/MHz，其帶內同頻干擾保護標準為接收系統噪聲電平減10 dB，

此時固定業務臺（站）的接收系統靈敏度降低0.4 dB;

導航雷達接收機的阻塞指標為-40 dBm（CW）。

假設：

5G NR基站天線增益為21 dBi（含天線增益和賦形增益，饋線接頭損耗為3 dB）;

5G NR基站與導航雷達間的天線耦合損耗為20 dB，則5G NR基站與導航雷達的雜散干擾空間隔離度要求為121 dB，阻塞干擾空間隔離度要求為111 dB。

因為電磁環境保護區存在，兩系統間應為非視距環境（NLOS），此時，導航雷達與5G NR基站的雜散干擾隔離距離要求為220 m，導航雷達與5G NR基站的阻塞干擾隔離距離要求為110 m。

（3）干擾緩解工程措施

綜上所述，在航空無線電導航雷達站附近需設置電磁環境保護區，保護區范圍由各地無線電管理機構協調相關單位，結合當地地理地形等因素確定。從干擾規避的角度來看，干擾保護區的范圍在視距范圍外，且大于850 m。

除設置電磁環境保護區外，為規避對5G NR與導航雷達的干擾，建議綜合采取以下措施來緩解干擾：

1）提高5G NR基站在2 700 MHz—2 900 MHz的抗阻塞指標;

2）5G NR天線最大輻射方向嚴禁朝向導航雷達。

4? ?結束語

2018年12月19日，中央經濟工作會議在北京召開，習近平主席在會上做出“加快5G商用步伐”的重要指示，5G網絡建設已經迫在眉睫。

做好5G頻譜的干擾協調工作，這是保證5G網絡建設工作順利實施的必要前提。本文總結了“工信部無〔2018〕266號文”要求的5G頻譜干擾協調的內容，對文件中沒有涉及的2 600 MHz頻譜的干擾協調也做了分析，給出了干擾緩解工程措施。本文的結論可以為5G頻譜干擾協調工作提供參考。

需要說明的是，本文的結論主要基于理論分析，后續需要在現網中進行實際測試，以進一步驗證干擾隔離要求和干擾緩解工程措施的合理性和有效性。

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