C频带5G电信延迟和对航空公司的不利影响
【慧聪通信网】航空公司早些时候向美国联邦航空局（FAA）提出警告称，在机场附近推出5G服务可能会对客运航班和货运造成灾难性的破坏。美国航空、达美航空、联合航空、西南航空等公司的首席执行官在路透社首发的一封信中写道，“除非我们的主要枢纽获准飞行，否则绝大多数旅行和航运公众将基本上停飞。”
在这场斗争中，美国并不孤单。去年10月，住在机场附近的加拿大人被告知，他们将无法获得完整的5G服务。据多伦多星报报道，“政府表示，之所以推出这些限制，是因为人们担心这些电波（即频谱，携带无线通信信号）与某些航空导航工具之间可能存在干扰。”
分析干扰
根据美国联邦航空局（FAA）的说法，“5G技术在其他国家/地区的部署涉及的条件往往与在美国的条件不同。例如，在那些国家/地区的部署中，功率水平较低，天线向下倾斜以减少对航班的潜在干扰，天线相对于机场的放置不同，使用的频率与航空设备使用的频率的接近程度也不同。”
在美国，由于5G通信正在利用C频带内的频谱区域，引发了人们对可能发生干扰的担忧。3.7-3.98GHz频带已被无线运营商AT&T和Verizon购买。此频谱非常接近雷达高度计的工作频率，后者位于4.2-4.4GHz频带。飞机利用雷达高度计来测量飞行过程中飞机相对于当地地形的高度。
虽然无线行业参考了其他国家/地区5G的成功推广，但尚未全面研究C频带内5G系统以如此接近的频率运行对雷达高度计可能产生的影响。根据NPR的说法，“前联邦航空管理局局长Michael Huerta（曾在2010年至2018年担任该职位）指出，其他国家/地区机场附近的5G发射塔要么关闭，要么在机场附近以低功率运行，发射机指向地面，远离飞机。”“我们必须针对每个机场、每个飞机类型进行非常详细的技术分析，以确定真实的干扰程度可能有多大，”Huerta告诉NPR。
定义问题空间
5G基站利用定向天线，可以将传输集中于非常特定的方向，这加剧了人们对机场附近5G系统干扰的担忧。同时，这些基站在较高的位置进行辐射，以支持这些传输能够传播更远的距离。从雷达高度计的角度来看，在接近频率下工作的系统的主要问题是“杂散发射”。杂散发射是指传输过程中出现的对邻近频率的非期望带外发射。由于射频能量会泄漏，这些发射会降低附近工作的接收机（本例中为雷达高度计）的性能，从而妨碍精确确定飞行高度。要了解可能发生的性能退化，至关重要的一点是表征在雷达高度计上观测到的干扰水平。最后，这些场景涉及飞机起飞和降落，位置和高度随时间而变化。在此过程中飞机相对于5G基站的距离也会变化，这进一步增加了分析的复杂性。
在MATLAB中对此场景建模
借助MATLAB，您可以构建该场景的高保真模型，并分析5G传输对雷达高度计的潜在干扰。该场景可以分解为三个主要部分：5G波形生成和传输、雷达高度计建模、场景建模。
· 5G波形生成和传输
使用5G Toolbox，用户可以生成一系列符合标准的5G波形，以研究在C频带（3.7-3.98GHz）传输时的带外发射。也可以针对这类分析的相关频带创建和生成自定义波形。
图注：5G波形发生器
Phased Array System Toolbox使用户能够对5G基站的典型天线阵列建模。这些基站利用自适应波束控制来动态地将天线波束指向用户设备。通过将5G波形和辐射功率一起建模，可以提供有代表性的干扰源来表征带外发射在无线传播时的特性。
图注：相控阵波束成形
· 雷达高度计建模
使用Radar Toolbox，您可以对雷达高度计进行建模，并评估存在和不存在5G干扰时的性能。您还可以对干扰因素进行建模，例如当5G基站正在附近传输时。您可以对雷达高度计进行建模，以生成接收的同相和正交（IQ）信号。通过对接收的IQ信号应用信号处理算法，可以评估干扰对雷达高度计输出的影响。
· 场景建模
使用Radar Toolbox，可以轻松地对执行起飞或降落的飞机进行建模。通过对相对于5G基站飞行的飞机进行建模，可以表征飞行轨迹过程中经历的一系列干扰条件，同时考虑5G传输的射频传播。
高保真建模
图注：雷达空中交通系统和雷达高度计建模
借助MATLAB，您可以对复杂的无线和雷达场景进行建模。这些模型可用于表征干扰的影响，并为适当缓解措施的决策提供信息，以支持这些类型的系统共存。
本文由以下客座博主撰写：航空航天和国防行业经理Mike Rudolph、航空航天和国防客户的技术客户经理Steve Ajemian以及Radar Toolbox和Sensor Fusion and Tracking Toolbox的产品经理Rick Gentile和Babak Memarzadeh。该团队共同跟踪和支持整个行业的技术趋势，使工程师和科学家能够更好地在雷达和5G等领域开展跨学科协作。（文章为MathWorks版权所有）
