¿Puede interferir el 5G en la predicción del tiempo de los satélites meteorológicos?

Tras la asignación de frecuencias en la zona de 24 GHz para el 5G saltaron todas las alarmas, que se han sumado a todas esas raras noticias que intentan poner piedras en el camino al desarrollo del 5G

Hace una semana aproximadamente muchos medios se hicieron eco, con grandes titulares, de que el 5G puede afectar a la predicción del tiempo, porque podría interferir las medidas que realizan los satélites meteorológicos. La noticia podía leerse no solo en medios generalistas, sino también es específicos como “Investigación y Ciencia” o “American Institute of Physics”.

Los institutos meteorológicos de todo el mundo utilizan la medida del vapor de agua en todo el planeta para introducir esos valores en sus modelos predictivos del tiempo. Los instrumentos a bordo de sus satélites que realizan esas medidas lo hacen en el entorno de los 23,8 GHz, que es donde la sensibilidad radiométrica de los sensores pasivos utilizados es máxima respecto a los umbrales de referencia, lo que permite que los datos sean más exactos. Podemos contemplarlo en la figura:

Tras la asignación de frecuencias en la zona de 24 GHz para el 5G en Estados Unidos por la FCC saltaron todas las alarmas, pensamos que injustificadas y que se han sumado a todas esas raras noticias que intentan poner piedras en el camino al desarrollo del 5G, como la que en algunos cantones de Suiza se va a seguir de cerca su implantación pues no están seguros de su inocuidad para la salud humana.

Este último apartado merecería, por sí solo, otra nota de este estilo, pero nos remitimos a este enlace: “radiando”, donde se hace un primer estudio bastante completo.

Volvamos al problema de los satélites meteorológicos.

La ITU (International Telecommunications Union), organismo dependiente de la ONU, se encarga de asignar cuotas de espectro electromagnético por países y zonas del mundo para que haya una armonía de uso en todo el planeta. La ITU saca unas directivas que son aceptadas por todos los países, pues a nadie le interesa que sus comunicaciones se vean afectadas y que sus sistemas sean compatibles a nivel mundial.

La ITU hace muy bien su trabajo y todo este lío generado con la frecuencia de 23.8 GHz está controlado desde hace décadas.

Si nos fijamos en los Cuadros Nacionales de Atribución de Frecuencias (CNAF) de nuestro país, por ejemplo, que no es más que una trasposición de las directivas de la ITU y que puede consultarse aquí: “Ministerio de Economía y Empresa”, podemos ver lo siguiente:

Frecuencias (GHz)UsoComentarios
23,55 – 23,6Fijo – Móvil

UN-71

UN-91

UN-133

23,6 – 24

– Exploración pasiva de la Tierra por satélite

– Radioastronomía

– Investigación espacial (sistemas pasivos)

UN-133

5.340

24 – 24,05Uso libre terrestre y espacial

UN-115

UN-133

5.150

Donde los comentarios significan lo siguiente:

  • UN-71: Monocanales unidirecionales servicio TV satélite.
  • UN-91: Canalización servicio Fijo (SF). Radioenlaces punto a punto.
  • UN-115: Dispositivos genéricos de corto alcance 100mW PIRE.
  • UN-133: Radares de automoción de corto alcance.
  • 150: Aplicaciones industriales, científicas y médicas (ICM).
  • 340: Se prohíben emisiones en esta banda.

Podemos observar que en la banda 23,6 – 24 GHz están prohibidas expresamente las emisiones, salvo las de radares de automoción de muy corto alcance y muy baja potencia. Si nos fijamos la frecuencia central de esta banda es 23,8 GHz, precisamente la del vapor de agua que miden los satélites.

Ya nos hemos quitado una preocupación, la ITU prohíbe las emisiones a esas frecuencias, pero los artículos dicen además que la FCC dará frecuencias para el 5G en la banda 24 – 24.05 GHz y que puede que interfiera con las frecuencias reservadas al estudio meteorológico. Es en esta estrecha banda de 50 MHz donde podría existir el problema puesto que no hay mucho margen.

Si vemos, por ejemplo, la asignación es España de espectro para 3G y 4G para todos los operadores podríamos pensar que a la FCC le va a ser complicado sacarle provecho a esos 50 MHz de los que dispone, teniendo en cuenta que tendrá que sacar de ahí las aplicaciones ICM.

Banda de trabajoAncho de banda para operadores
800 MHz60 MHz
900 MHz77,6 MHz
1800 MHz149,6 MHz
2100 MHz140 MHz
2600 MHz190 MHz
3500 MHz200 MHz

No obstante, sí es posible realizarlo puesto que el 5G es un sistema bastante eficiente espectralmente y podemos ver en la tabla que, en España, en los 60MHz disponibles en la banda de 800MHz se han metido los tres operadores principales Telefónica, Vodafone y Orange.

El problema adicional y que también se menciona en los artículos son las colas del espectro asignado puesto que al no ser los filtros ideales podrían producir algún tipo de “aliasing” con la señal a estudiar. Esto tampoco puede preocuparnos ya que aunque 5G también utiliza técnicas de modulación de portadoras ortogonales como el 4G, DSL o la TDT, la experiencia anterior con estos sistemas ha permitido el desarrollo de técnicas muy efectivas. En este caso no solo se filtra la señal temporal y espectralmente, se aplican además el denominado FBMC (Filter Bank Multicarrier), donde se anulan las componentes fuera de banda de cada subportadora, lo que reduce enormemente la necesidad de bandas de guarda, lo que sin lugar a duda además de conseguir una mayor eficiencia en esta tecnología ayuda a que la señal quede bien confinada en las bandas que se le han asignado.

En la imagen vemos un ejemplo de señales FBMC (5G) comparadas con las OFDM típicas del 4G y la gran atenuación obtenida fuera de banda por el 5G.

Las representaciones en verde y negro corresponden a señales FBMC con factores de solapamiento típicos de 3 o 5.

Si pensamos que la frecuencia a medir del vapor de agua se encuentra en 23,8 GHz, alejado más de 200 Mhz de la banda en la que va a operar el 5G, no hay razón para preocuparse puesto que en 5 MHz aproximadamente la señal decae más de 120 dB.

Conclusión.

La frecuencia de 23,8 GHz donde se mide la presión de vapor se encuentra libre de una posible interferencia por el 5G por los siguientes motivos:

  • La banda de 23,6 – 24 GHz se encuentra especialmente protegida por la ITU por lo que no habrá emisiones de ningún tipo dentro de ella.
  • La banda contigua de 24 – 24,05 GHz actualmente se encuentra operada por algunos tipos de dispositivos que no interfieren en la medida del vapor de agua.
  • En el caso de que se asignase la banda 25 – 24,05 GHz al 5G la atenuación, superior a 120 dB y la banda de guarda que queda, aproximadamente 200 MHz son más que suficientes para asegurar una interferencia prácticamente nula.
  • En el caso de que en un futuro se encontrara algún tipo, poco probable, de interferencia no habría más que subir los factores de solapamiento de las señales FBMC lo que las haría todavía más tenues fuera de su banda.

 

José J. Morcillo

Ingeniero de Telecomunicación, Vocal de la Junta de Gobierno de COITeRM

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