Совместное использование C-диапазона для сетей 5G и спутниковой связи

В США и Европе обсуждаются планы распределения частот, предусматривающие предоставление нижней части С-диапазона сетям 5G. Эта часть спектра дает более широкую полосу, чем традиционные диапазоны мобильной связи с меньшими частотами, и является смежной, поскольку C-диапазон используется для нисходящего канала спутниковой связи с наземными станциями (SES).

Решение о распределении частот принимается на национальном уровне. На этом рисунке в качестве примера отражено современное состояние для Германии и США. (GSA, 2019 г.).
Решение о распределении частот принимается на национальном уровне. На этом рисунке в качестве примера отражено современное состояние для Германии и США. (GSA, 2019 г.).
Открытый Lightbox

Краткое описание проблемы

C-диапазон обеспечивает покрытие континентальных зон и выделен для служб фиксированной спутниковой связи (ФСС). Распределение частот для нисходящего канала выглядит следующим образом: в США — от 3,7 до 4,2 ГГц, в Европе — от 3,4 до 4,2 ГГц. С-диапазон идеально подходит для поддержки телекоммуникационных и радиовещательных служб в сельских и морских районах, где наземная инфраструктура не развита или отсутствует. Другое преимущество С-диапазона — его низкая восприимчивость к замиранию сигнала из-за дождя, что обеспечивает устойчивость связи в тропических районах. Кроме того, услуги связи в C-диапазоне используются в чрезвычайных ситуациях и при ликвидации их последствий. Однако совместное использование одного и того же участка спектра (см. рис. 1) приводит к появлению помех (см. рис. 2) в сигналах существующих служб. Помехи могут вызывать насыщение малошумных моноблочных преобразователей (LNB), используемых в приемных устройствах нисходящего канала. Применение фильтров в существующих приемных системах наземных станций фиксированной и мобильной связи не предусмотрено. Спутниковый сигнал, дополнительно ослабленный расстоянием от геостационарной орбиты до Земли (около 36 000 км), и без того имеет достаточно малую мощность, и его прием может стать проблематичным. Нормативные документы предоставляют руководящие принципы для планирования сотовых сетей связи, однако они не дают гарантий, что электромагнитные сигналы не будут охватывать более широкий диапазон, чем прогнозировалось.

Возможный сценарий воздействия помех
Возможный сценарий воздействия помех
Открытый Lightbox

Задача

Чтобы обеспечить стабильность совместной работы сетей 5G и служб спутниковой связи в C-диапазоне, необходимо провести испытания различных сценариев воздействия помех на уровне компонентов и систем с целью определения допустимых пределов. С точки зрения нормативных требований необходимо определить эквивалентную изотропно-излучаемую мощность (ЭИИМ) соседних станций и выявить любые внеполосные излучения. Вместо используемого для базовых станций прежних поколений значения ЭИИМ для активных антенных систем, таких как 5G, будет использоваться значение излучаемой мощности передачи (transmitted radiated power, TRP).

Решение от компании Rohde & Schwarz

Сценарии совместного использования на физическом уровне

Векторный генератор сигналов R&S®SMW200A — идеальное решение для моделирования сложных сценариев помех в лаборатории. Он способен генерировать ряд предопределенных сигналов 5G; кроме того, предусмотрена возможность разработки дополнительных сигналов стандарта 5G New Radio. В качестве спутникового сигнала, как правило, используется сигнал формата DVB-S2, и его также можно генерировать с помощью R&S®SMW200A. Помимо встроенных сигналов 5G и спутниковой связи можно использовать ПО моделирования R&S®WinIQSIM2™ для создания таких сигналов на ПК. Затем разработанные сигналы можно передать с ПК на R&S®SMW200A. Два способа формирования радиочастотных сигналов делают генератор R&S®SMW200A оптимальным решением для имитации сигналов спутниковой связи и сетей 5G. Такую схему можно использовать для воздействия на испытуемое устройство и имитации влияния сигнала 5G на прием сигнала DVB-S2. R&S®SMW200A также идеально подходит для получения других спутниковых сигналов, которые можно генерировать с использованием функций генератора сигналов произвольной формы. Возможность добавления различных видов помех и замирания делает работу с прибором еще удобнее.

Влияние сигнала 5G на сигнал DVB-S2 можно анализировать различными способами.
Влияние сигнала 5G на сигнал DVB-S2 можно анализировать различными способами.
Открытый Lightbox

Имитация влияния на сигнал DVB-S2 в реальном времени

Если вам нужен прибор для генерирования сигналов вещания в реальном времени, используйте станцию испытаний вещательного оборудования R&S®BTC. Для воспроизведения контента в реальном времени в этот прибор можно подавать транспортные потоки MPEG-2 от внешнего источника либо использовать встроенный генератор транспортных потоков. Затем потоки модулируются в соответствии со стандартом DVB-S2. Полученный сигнал DVB-S2, содержащий видео или данные, может быть декодирован модемами. Кроме того, к требуемому сигналу DVB-S2 можно добавить сигналы помех. Желательные и нежелательные сигналы смешиваются внутри прибора на уровне I/Q или могут быть объединены в радиочастотный сигнал внешними средствами. Работая в паре, каждый из генераторов сигналов выполняет свою специализированную функцию: R&S®SMW200A — формирует сигнал 5G, а R&S®BTC — сигналы вещания в формате DVB-S2 с «живым» контентом.

Анализ спектра и внеполосных излучений

Высококлассный анализатор спектра R&S®FSW — правильный выбор, если необходимо демодулировать сигналы 5G и спутниковой связи и провести всесторонний анализ различных воздействий на любой из этих сигналов как вместе, так и по-отдельности. В приборе предусмотрены спектральные маски, которые можно использовать для измерения радиочастотных сигналов и контроля их соответствия требованиям по спектру и внеполосным излучениям. На рис. 3 показаны сигналы DVB-S2 и 5G, измеренные с помощью R&S®FSW.

Обзор

Для 5G представляет интерес ряд частот выше 6 ГГц. Ожидается также проработка сценариев совместного использования сигналов 5G в диапазонах спутниковой связи Ka, Q и V. Приборы Rohde & Schwarz уже поддерживают соответствующие полосы частот и технологии передачи.

Заключение

Широкий спектр доступных приборов и технологий облегчает моделирование и проведение испытаний сценариев совместного использования сигналов 5G и сигналов спутниковой связи. Благодаря этому службы выделения частотных диапазонов, поставщики услуг спутниковой сети и радиоинженеры могут сэкономить много времени и полностью сосредоточиться на испытаниях приемных систем, базовых станций и компонентов. Решения Rohde & Schwarz значительно упрощают и ускоряют моделирование сложных сценариев совместного использования сигналов.

Преимущества

  • Быстрая и простая настройка сложных сценариев помех
  • Полный охват С-диапазона с помощью R&S®SMW200A
  • Максимальная гибкость за счет поддержки в R&S®SMW200A определяемых пользователем сценариев помех
  • Уникальное решение R&S®BTC для передачи видео и данных в реальном времени с поддержкой форматов DVB-S2/S2X
  • Готовность к реализации будущих требований к испытаниям на совместное использование сигналов и воздействие помех