北斗+5G在L频段信号兼容性研究

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北斗+5G即将在我国乃至全球大规模推广和使用,然而北斗在建设时未考虑5G可能会带来的潜在干扰。由于北斗L频段的三个信号与5G频段频率间隔较近,考虑到北斗信号的脆弱性而极易受到干扰,因此有必要研究临近北斗L频段的5G信号对其造成的影响如何。本文的主要内容和成果如下:1、分析北斗信号的体制和5G信号的频段及空口特性,梳理出可能干扰北斗系统的5G频段。对北斗信号和5G信号共存时的电磁场景进行建模分析,提出决定干扰大小的4个潜在因素。并分析了实际接收机的原理以正确生成北斗和5G带外混合叠加后的信号。2、设计了三维遍历北斗+5G带外辐射的参数的仿真方案以分析这4个因素与最终干扰大小的规律。最终发现的规律为:到达北斗接收机端的5G信号功率越小则干扰越小,功率在-45d BW左右是临界点;5G信号与北斗信号之间的频率间隔越大则干扰越小,频率间隔在90MHz为临界点;频域上干扰信号的波峰对准导航信号的主瓣和旁瓣会分别更多地影响载波跟踪与码跟踪。3、对所有的仿真数据进行统计得出了5G信号对北斗信号的干扰具体大小。当存在5G干扰时,若到达北斗接收机端的5G信号功率在-45d BW以上,则因北斗信号与5G信号的频率间隔的不同,最终的载波跟踪误差标准差会劣化至原来的1.05至1.3倍,码跟踪误差标准差会劣化至原来的1.05至1.5倍。4、对5G基站的发射功率和信号标称路径衰减进行分析,发现在大多数应用场景下到达北斗接收机端的5G信号功率均在-45d BW以下,即北斗和5G兼容性良好。仅在北斗接收机距离功率较大的5G基站过近的特殊场景下,二者会存在条目3所述的兼容性问题。5、通过分析各场景下的跟踪误差标注差劣化曲线提出北斗与5G产生兼容性问题时的解决方案。实施方案为工作频段临近北斗信号的5G基站应优先使用远离北斗信号的频率资源以减少兼容性问题产生。采用多模多频的导航接收机可以避免系统可用性的下降。利用导航信号和5G信号空间分布的差异采用空域抗干扰措施可以有效解决兼容性问题。6、与现有的ITU保护标准进行对比。计算仿真时的5G带外辐射功率谱密度后与现行ITU针对导航频段所规定的宽带干扰总功率谱密度进行对比,发现5G带外辐射即便符合当前的ITU保护标准其依然会对北斗B1信号造成一定干扰。
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