13-10-2022 | Publicado por Joaquín Martí
Lo que sigue está extractado de un post recientemente publicado por Dassault Systèmes, donde los lectores interesados pueden encontrar detalles adicionales.
En 2021 la Federal Communications Commission (FCC) asignó frecuencias a la industria del móvil en lo que ellos denominan la banda C, concretamente en el rango 3.7 – 3.98 GHz, a fin de operar las transmisiones 5G. Esta banda es contigua a la empleada por los altímetros de radar (4.2 – 4.4 GHz) y la industria de la aviación ya había informado a la FCC en 2018 de que sería necesario proteger de interferencias a los altímetros de radar. Tras la decisión de la FCC, la Federal Aviation Administration (FAA) emitió una Directiva que revisaba los requisitos de aterrizaje de varios aviones en aeropuertos con 5G desplegado en sus proximidades y donde pudieran darse interferencias durante la aproximación y aterrizaje. La Directiva afectó a unos 2500 aviones en EEUU y 8000 en el mundo.
La interferencia con el 5G es por tanto una preocupación seria, tanto para los aviones como para la viabilidad económica del despliegue del 5G. El post antes mencionado presenta la simulación de un caso pésimo y muestra cómo analizar la interferencia y reducirla a niveles aceptables usando las herramientas de simulación electromagnética de SIMULIA CST Studio Suite.
La interferencia es ruido eléctrico en un camino o circuito generado por una fuente externa. Puede ocurrir cuando las frecuencias de operación de los dos circuitos son próximas o cuando, estando muy separadas, un armónico del espectro de emisión puede ser recibido por el receptor en su banda de operación.
La banda C del 5G está dividida en tres sub-bandas: la ya ocupada por Verizon abarca 100 MHz y las dos restantes, que se activarán próximamente, abarcarán 100 MHz y 80 MHz. La separación entre las bandas del 5G y el altímetro es demasiado pequeña para que los armónicos del emisor del 5G interfieran con el altímetro. Pero como sólo hay 220 Mz de separación con las frecuencias del altímetro, se podrían producir interferencias, especialmente a pequeñas distancias. El problema se agudiza durante la aproximación y aterrizaje, cuando podrían reducirse las distancias y los datos de elevación sobre el terreno son cruciales.
Para predecir interferencias con precisión es necesario simular el acoplamiento entre las antenas. Esto plantea un difícil escenario multiescala, en que deben capturarse los detalles submilimétricos de las antenas a la vez que grandes estructuras como el avión y la antena 5G, separadas cientos o miles de metros.
CST Studio Suite ofrece varios solvers con distintos métodos numéricos para ejecutar simulaciones híbridas: por ejemplo, usando la simulación temporal para el comportamiento de la antena, combinada con el método SBR (Shooting and Bouncing Rays) que resulta muy eficiente para escenarios de grandes dimensiones. La hibridización de los métodos puede ser totalmente bidireccional.
Es preciso incorporar los parámetros de acoplamiento, lo que se consigue fácilmente en CST Studio Suite. También hay que definir los parámetros de radio para los dos sistemas: para el emisor 5G, el número y ancho de canales, la potencia emitida o su PSD (densidad espectral de potencia) y la potencia espuria; para el receptor, los canales, anchos y sensibilidades.
A 100 metros hay una interferencia elevada pero, como el acoplamiento disminuye con la distancia, también lo hace la interferencia. Para evitar problemas, las torres 5G no deberían situarse en las proximidades de los aeropuertos; pero si ya existen, se hace necesario añadir filtros en la cadena de transmisión de los dos sistemas que garanticen un alto rechazo fuera de la banda.
La interferencia de radiofrecuencias (RF) es un problema frecuente y las simulaciones predictivas ayudan a reducir los ensayos físicos necesarios. De vital importancia, la simulación proporciona un entorno más seguro para los equipos y las personas. SIMULIA CST Studio Suite tiene todas las herramientas para diseñar sistemas de RF, desde los componentes más pequeños hasta el canal de comunicaciones completo; esto permite simular la interferencia, la respuesta a impulso del canal (CIR) y otros indicadores clave de las prestaciones (KPIs).
