5G 基站對1 kW 中波廣播發(fā)射臺站信號接收的影響探究

張 濤

（云南省廣播電視局元江694 臺，云南 玉溪 653300）

0 引言

現(xiàn)階段5G 移動通信網(wǎng)絡(luò)快速部署，5G 基站數(shù)量日益增多。由于頻率資源稀缺，5G 通信使用的頻段與傳統(tǒng)廣播電視頻段存在重合現(xiàn)象，因此對1 kW 中波廣播發(fā)射臺站信號接收存在一定的影響。如何降低5G 基站對1 kW 中波廣播發(fā)射臺站信號接收的影響，是目前亟待解決的問題。

1 1 kW 中波廣播發(fā)射臺站信號接收系統(tǒng)運(yùn)行原理

信號接收設(shè)備、衛(wèi)星接收機(jī)、音頻處理器以及矩陣切換器等模塊，共同構(gòu)成了1 kW 中波廣播發(fā)射臺站信號接收系統(tǒng)。信號接收設(shè)備完成空間中電磁波信號的接收和初步處理。衛(wèi)星接收機(jī)進(jìn)行電磁波信號的深度處理。工作人員可在此基礎(chǔ)上調(diào)節(jié)所需的音頻信號，由音頻處理器完成音頻信號的壓縮，使信號最終達(dá)到所需的限定幅度。之后音頻處理器輸出一個(gè)峰值恒定的信號，以便發(fā)射機(jī)使用。矩陣切換器起到切換多路信號源的作用，并選擇最優(yōu)信號源進(jìn)行播出［1］。

以貴州省廣播電視局“八六一臺”衛(wèi)星信號接收系統(tǒng)為例。該臺信號接收機(jī)采用前饋式拋物面天線，前饋天線拋物面方向?yàn)榫用駞^(qū)。天線所處的電磁環(huán)境相對復(fù)雜，極易受到5G 基站信號干擾。拋物面天線將空間電磁波信號反射在一個(gè)點(diǎn)，并放大該電磁波信號，同時(shí)將放大后的電磁波信號傳輸至低噪聲變頻放大器進(jìn)一步放大，調(diào)節(jié)成衛(wèi)星接收機(jī)可接收的信號。衛(wèi)星信號接收質(zhì)量受低噪聲變頻放大器實(shí)際性能影響，因此需規(guī)范衛(wèi)星信號接收系統(tǒng)中噪聲變頻放大器的操作標(biāo)準(zhǔn)，最大程度地保障衛(wèi)星信號的接收質(zhì)量。衛(wèi)星信號接收系統(tǒng)工作流程如圖1 所示。

2 5G 基站對1 kW 中波廣播發(fā)射臺站信號接收的影響原因及信號干擾類型

2.1 5G 基站影響1 kW 中波廣播發(fā)射臺站信號接收的原因

3 300～3 400 Hz、3 400～3 600 Hz 以及4 800～5 000 Hz 是5G 通信主要的工作頻段。通過調(diào)研分析廣播電視業(yè)務(wù)核心頻段發(fā)現(xiàn)，廣播電視頻段與5G 通信工作頻段存在部分重合，因此5G 基站的部署必然影響現(xiàn)有的廣播電視業(yè)務(wù)。5G 基站中的C 波段5 900～6 500 Hz 上行頻段和3 400～4 200 Hz 下行頻段，是對1 kW 中波廣播發(fā)射臺站信號接收造成干擾的主要頻段［2］。5G 基站發(fā)射的信號通過中波廣播信號接收設(shè)備進(jìn)入衛(wèi)星接收機(jī)，成為中波廣播發(fā)射臺站信號接收干擾源，影響現(xiàn)有廣播電視信號的接收和解碼，可能導(dǎo)致1 kW 中波廣播發(fā)射臺站信號接收系統(tǒng)出現(xiàn)故障。

2.2 信號接收干擾類型

5G 基站對1 kW 中波廣播發(fā)射臺站信號接收的干擾類型可分為同頻干擾、鄰頻干擾及飽和干擾3 種。

2.2.1 同頻干擾

5G 基站發(fā)射信號頻率與衛(wèi)星下行信號頻率相同時(shí)形成同頻干擾。同頻干擾主要集中在3 400～3 600 Hz 頻段。5G 基站主路信號工作頻率處于C 波段中段，信號接收設(shè)備正對方向?yàn)榫用駞^(qū)。因5G 信號頻率相較于4G 信號要高出許多，且具有傳輸距離短的特點(diǎn)，所以信號傳播過程中所消耗的能量遠(yuǎn)大于4G 信號。隨著時(shí)代的發(fā)展，5G基站部署數(shù)量必然越來越多，勢必會影響1 kW 中波廣播發(fā)射臺站的信號接收。

2.2.2 鄰頻干擾

衛(wèi)星下行信號載頻頻率與5G 信號變頻分量頻率出現(xiàn)部分重合的情況為鄰頻干擾。該現(xiàn)象主要集中于3 600～4 200 Hz 頻段，同時(shí)受低噪聲變頻放大器性能影響。

2.2.3 飽和干擾

中波廣播接收天線接收到的干擾信號總功率超過-60 dBm 時(shí)出現(xiàn)的干擾現(xiàn)象稱為飽和干擾，主要集中于3 400～3 700 Hz 頻段。5G 信號功率對廣播電視衛(wèi)星信號功率具有壓制作用，導(dǎo)致產(chǎn)生飽和干擾。

3 針對5G 基站對1 kW 中波廣播發(fā)射臺站信號接收影響的應(yīng)對措施

3.1 針對同頻干擾

隨著5G 移動通信網(wǎng)絡(luò)的不斷建設(shè)和發(fā)展，空間電磁環(huán)境愈發(fā)復(fù)雜。傳播能量消耗與無線電信號頻率存在正相關(guān)關(guān)系。信號頻率越高，傳播能量消耗就越大。相較于4G 信號，5G 信號在頻率和傳輸距離方面均優(yōu)于4G 信號。為規(guī)避同頻干擾，需擴(kuò)大5G 基站與1 kW 中波廣播發(fā)射臺站接收天線支架間的距離。1 kW 中波廣播發(fā)射臺接收天線具有方向性特征，可通過確定衛(wèi)星位置明確1 kW中波廣播發(fā)射臺的接收天線方向［3］。因此，在進(jìn)行5G 基站選址時(shí)，應(yīng)盡可能選擇偏離拋物線天線開口方向的區(qū)域，同時(shí)增加1 kW 中波廣播發(fā)射臺站下行信號和5G 信號的信噪比，提升1 kW 中波廣播發(fā)射臺站下行信號，增強(qiáng)5G 信號強(qiáng)度。添加外部信號屏蔽網(wǎng)可在一定程度上降低5G 信號對1 kW中波廣播發(fā)射臺站信號接收的影響，但可能會對周圍居民通信造成一定影響，需結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況合理運(yùn)用?？梢?，僅依靠1 kW 中波廣播發(fā)射臺站解決同頻干擾問題還存在難度，需在此基礎(chǔ)上加強(qiáng)多部門的協(xié)調(diào)配合，統(tǒng)籌規(guī)劃，確保解決方案可行，從根本上解決同頻干擾，減少5G 基站對1 kW 中波廣播發(fā)射臺站信號接收的影響。

3.2 針對鄰頻干擾

調(diào)研和分析鄰頻干擾的具體情況，在明確鄰頻干擾原因的前提下，可將寬帶低噪聲變頻放大器更換為窄帶低噪聲變頻放大器，同時(shí)增設(shè)濾波器等防干擾設(shè)施。鄰頻干擾大小受衛(wèi)星下行信號影響。為緩解鄰頻干擾問題，可適當(dāng)提升衛(wèi)星下行信號與5G 信號功率，并增加衛(wèi)星下行信號與5G 基站的偏移度，利用功率壓制和高頻信號空間衰減率原理提升衛(wèi)星下行信號與5G 信號的功率比。實(shí)際應(yīng)用中，需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行具體分析，選擇合適的防鄰頻干擾方案，從源頭解決鄰頻干擾問題。

3.3 案例分析

以貴州“八六一臺”為例，具體分析5G 基站對1 kW 中波廣播發(fā)射臺站信號接收的影響，防止5G信號對1 kW 中波廣播發(fā)射臺站信號接收造成干擾。

貴州“八六一臺”主要對貴州綜合廣播與中央人民廣播電臺《中國之聲》節(jié)目進(jìn)行轉(zhuǎn)播。轉(zhuǎn)播中央人民廣播電臺《中國之聲》時(shí)，以中星6B衛(wèi)星信號為主，下行頻率為4 175 Hz，實(shí)際波長為0.079 0 m，采用水平極化方式完成信號接收［4］；轉(zhuǎn)播貴州綜合廣播時(shí)，下行頻率為3 796 Hz，波長為0.071 90 m，采用垂直極化方式完成信號接收。從頻率上看，5G 基站信號沒有對貴州“八六一臺”信號接收造成同頻干擾影響，但會產(chǎn)生鄰頻干擾與飽和干擾等信號接收問題。同時(shí)，貴州“八六一臺”采用低噪聲變頻放大器，工作頻段為3 300～4 200 Hz，與工信部公布的5G 使用頻段存在重合部分。5G 信號極有可能從衛(wèi)星接收天線進(jìn)入1 kW中波廣播發(fā)射臺站，給廣播電視信號接收與解碼帶來了一定的干擾。衛(wèi)星接收天線與5G 基站干擾模型如圖2 所示。

5G 基站選址建設(shè)過程中，需綜合考量1 kW 中波廣播發(fā)射臺站接收天線距離、位置、尺寸以及方向等因素，最大限度降低5G 基站對1 kW 中波廣播發(fā)射臺站接收信號的影響。數(shù)據(jù)顯示，天線信號接收干擾大小與5G 信號距離接收天線的軸角有關(guān)。軸角越大，干擾越小。因此，距離衛(wèi)星信號主波束中心軸方向越遠(yuǎn)的區(qū)域，越適合建設(shè)5G 基站［5］。衛(wèi)星信號主波束中心軸方向通常為居民區(qū)。隨著城市化建設(shè)的加快，5G 基站數(shù)量持續(xù)上升，利用增加軸角來降低5G 基站對1 kW 中波廣播發(fā)射臺站信號接收影響的方式將逐漸失效。因此，可根據(jù)地區(qū)實(shí)際情況，衡量5G 基站選址是否合理，并更換現(xiàn)有的低噪聲變頻放大器，增設(shè)裝置濾波器。由于5G 基站對衛(wèi)星發(fā)射信號具有一定的抑制能力，易產(chǎn)生飽和干擾，因此濾波器等相關(guān)設(shè)備需具備帶外抑制功能，且標(biāo)準(zhǔn)需達(dá)到60 dB，從而將帶外信號干擾降至最低噪水平線。此外，結(jié)合1 kW 中波廣播發(fā)射臺站信號接收的具體情況，需適當(dāng)調(diào)整5G 基站信號發(fā)射功率和信號接收天線的輻射方向，以削弱5G 信號強(qiáng)度，起到降低干擾的效果。

3.4 構(gòu)建中波廣播發(fā)射臺自動化監(jiān)控系統(tǒng)

為更好地處理5G 基站的信號干擾，可構(gòu)建中波廣播發(fā)射臺自動化監(jiān)控系統(tǒng)。實(shí)踐過程中應(yīng)逐漸提升對中波廣播干擾問題的重視，定期組織相關(guān)人員參與專業(yè)培訓(xùn)活動，提高技術(shù)人員的專業(yè)能力，進(jìn)而提升其解決中波廣播干擾問題的能力［6］。

3.5 信號接收干擾影響應(yīng)急處理方法

為及時(shí)應(yīng)對出現(xiàn)的信號干擾，1 kW 中波廣播發(fā)射臺站可選擇兩路衛(wèi)星信號，即兩顆不同的衛(wèi)星。一路衛(wèi)星信號接收受到干擾時(shí)，可及時(shí)切換至另一路衛(wèi)星。綜合考量1 kW 中波廣播發(fā)射臺站經(jīng)濟(jì)狀況，在條件允許的前提下可設(shè)置多路備用信號，如光纖信號、微波信號以及調(diào)頻信號等。某一信號受到干擾時(shí)可及時(shí)切換為其他備用信號，最大程度上解決5G 基站信號干擾問題。為進(jìn)一步提升解決信號干擾問題的能力，相關(guān)人員應(yīng)充分了解各5G 運(yùn)營商的通信頻段，掌握各運(yùn)營商5G 基站的部署情況，與各運(yùn)營商建立良好協(xié)作關(guān)系，盡可能將5G 基站選址偏離衛(wèi)星信號主波束中心軸方向，并在此基礎(chǔ)上調(diào)整5G 基站總功率和輻射方向。實(shí)際工作中，一旦發(fā)現(xiàn)信號源受到干擾影響，需及時(shí)將其切換至未受到干擾的信號源，并第一時(shí)間排查干擾源，協(xié)調(diào)解決5G 基站對1 kW 中波廣播發(fā)射臺站信號接收的影響。

4 結(jié)語

5G 通信工作頻段與廣播電視核心業(yè)務(wù)頻段存在重疊部分，一定程度上影響了接收機(jī)對廣播電視信號的接收和解碼，可能導(dǎo)致1 kW 中波廣播發(fā)射臺站信號接收出現(xiàn)故障。因此，需制定針對同頻干擾、鄰頻干擾以及飽和干擾的應(yīng)對措施，降低5G 基站信號對1 kW中波廣播發(fā)射臺站信號接收的影響，解決頻譜資源緊張帶來的問題。