5G与飞机安全1：仿真是确保安全的关键

新的5G c波段服务现在已经在美国上线运行，用户终于开始看到5G的一些前景。新的c波段业务主要用于3至4 GHz的频谱分配，提供所需的更宽信道分配带宽，以显著提高数据吞吐量。同时，这个频率的信号可以比毫米波频段传播得更远。AT&T和Verizon的用户报告下载速度从400Mbps到800Mbps，比4G LTE系统提高了近10倍。

但在机场，你不可能得到更快的服务——至少现在还没有。美国联邦航空管理局(FAA)与电信供应商达成了一项为期6个月的协议，将关闭受影响机场附近的c波段发射机，因为人们一直担心飞机雷达高度计可能受到干扰。在此期间，FAA继续检查用于商用飞机的雷达高度计系统的认证，并进一步研究附近5G c波段基站可能需要的额外限制。

图1—2022年2月24日纽约市机场周围的Verizon 4G/5G覆盖地图(https://www.verizon.com/coverage-map/)。机场周围较浅的颜色表明，该地区可以使用低频5G服务，但不包括新的超宽带(C-band)服务。

这次为期6个月的停飞目前影响到全美87个机场的约500座塔。截至2月25日，根据目前的协议，估计有90%的商用飞机已获准降落，其雷达高度表应对机场区外C-Band 5G基站3.7-3.98 GHz频段干扰的能力。在一些机场，获准降落、起飞和进近的飞机因跑道而异，这给航空公司和机场管理部门之间的飞机调度带来了挑战。例如，在芝加哥中途国际机场(Chicago 's Midway International Airport)，只有一条跑道允许所有的机型使用，而其他四条跑道则允许81%到95%的机型使用。

今年7月，威瑞森和AT&T预计将为c波段服务塔供电，以增强附近的5G服务，或许还会包括机场园区。在此期间，电信服务提供商和美国联邦航空局可能会就这些新的c波段5G基站的可接受的运营参数进行谈判并达成一致。此外，预计美国联邦航空局将完成目前在整个航空工业中使用的雷达高度计的测试，以及它们与更近的5G塔的相互作用。

仿真如何发挥作用

有些令人惊讶的是，当有仿真工具，如Ansys EMIT，可以预测这些干扰影响，并为缓解提供指导时，这个问题出现了。对于困难的干扰问题，Ansys EMIT工具包(Ansys Electronics Desktop的一个组成部分，也是Ansys HFSS组合的一部分)被设计用来考虑宽带发射机的发射，并评估其对宽带接收机特性的影响。

图2—“Ansys EMIT是Ansys Electronics Desktop不可或缺的组成部分，可在局部环境中为多个射频系统和发射源提供宽带干扰模拟和缓解。EMIT能够利用Ansys HFSS模拟的高保真安装天线耦合数据来捕获宽带安装天线到天线耦合。”

结合主机飞机上安装的雷达高度计天线和5G基站天线系统的精确模型，可以形成对最大预期干扰潜力的准确预测。这种干扰预测对于信道内冲突和可能发生在雷达高度计波段以外的频谱冲突都是有用的。

在本系列文章中，我们将演示在飞机着陆进场过程中使用候选雷达高度表系统的5G c波段干扰潜力。

c波段频谱

在考虑仿真之前，让我们先回顾一下无线电频谱中c波段部分的频谱情况。

图3—c波段频谱分配图显示接近飞机安全和雷达系统频段(4.0-4.4 GHz)的c波段5G业务信道(3.7 ~ 3.98 GHz)

2020年12月，5G服务提供商以总计690亿美元的价格从FCC购买了全国范围的频谱权，获得了最高280兆赫的综合带宽。这一分配包括三个独立的5G通道:

•3.7-3.8 GHz:目前正逐步用于c波段塔的部署。这个波段是目前关注的重点，因为它现在已经可以使用了。

•3.8-3.9 GHz:未来将增加100 MHz的频谱，以进一步增加容量。

•3.9-3.98 GHz:未来80mhz频谱可能会在前两个100mhz频段完全部署后增加。

到目前为止，我们只考虑与高度计波段距离最大的最低信道，但更近(未来)的5G信道可能会在两个系统之间产生更高的干扰潜力。

在下一篇文章中，我们将研究5G无线电宽带发射模型和雷达高度计接收机的候选模型，这些模型具有宽带性能的基本要素，以检查波段内或波段外的干扰潜力。

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