5G干擾衛(wèi)星電視信號的對策

【摘要】2019年的下半年，3家主要通訊方面的經(jīng)營者開始啟動5G業(yè)務(wù)，表明中國正式的進入了5G時代。MIIT發(fā)行的5G頻帶使用計劃策略是在3399mhz到3588mhz之間，與中國范圍內(nèi)的C波段衛(wèi)星電視行業(yè)產(chǎn)生了沖突。針對這個問題，研究者們分析了5G信號系統(tǒng)地面站對C波段衛(wèi)星電視接收系統(tǒng)的干擾實例，從而研究出避免同一頻率和相鄰頻率干擾的對策，保證衛(wèi)星電視在5G時代仍能正常運行。

【關(guān)鍵詞】5G干擾;衛(wèi)星電視;干擾原因分析;對策

中圖分類號：G212? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.12.092

中國目前利用最廣泛的C波段衛(wèi)星電視接收的是中國衛(wèi)星6A和6B所轉(zhuǎn)發(fā)的電視節(jié)目，主要播放服務(wù)的對象是電視臺、科研單位、醫(yī)院、賓館等場所。比如山東省菏澤市廣播電視臺的位置是魯西南的平原地帶。它就是接收中星6a、6B電視節(jié)目，進行常規(guī)電視節(jié)目和新聞內(nèi)容進行廣播。2019年中旬，中星6a的衛(wèi)星接在播放山東衛(wèi)視電視信號的時候，會時不時的出現(xiàn)馬賽克的狀況，但是出現(xiàn)的時間并不是非常的固定，但有一定的規(guī)律可循，一般為上午十點到中午十二點，晚上18點到23點。其余時間正常。在確認本地接收設(shè)備正常后，定位問題是由外部干擾引起的。通過進一步調(diào)查走訪，發(fā)現(xiàn)周邊電視臺也出現(xiàn)過類似現(xiàn)象，于是就初步推斷是由5G信號對衛(wèi)星信號進行干擾造成的。后來，經(jīng)過無線電管理委員會協(xié)調(diào)，在馬賽克嚴重的時候，停掉市政府大樓上的聯(lián)通公司的5G基站，電視畫面恢復(fù)正常。停掉三天，三天內(nèi)沒有出現(xiàn)電視畫面馬賽克現(xiàn)象。打開基站電源，電視畫面出現(xiàn)嚴重馬賽克。移動公司的5G基站的頻率較低，在3GHz以下，對衛(wèi)星接收機不構(gòu)成干擾。

1. 國內(nèi)5G技術(shù)和地方5G技術(shù)的相關(guān)發(fā)展與概述

5G在通訊技術(shù)中屬于第五代，是對以往4G、3G和2G通訊技術(shù)延伸。它也是最新一代研制出的蜂窩移動通信技術(shù)。

近年來，我國政府非常的重視數(shù)字經(jīng)濟的發(fā)展情況，因此提出了“網(wǎng)絡(luò)力量”戰(zhàn)略，推進“互聯(lián)網(wǎng)+”計劃的發(fā)展。我國政府在最近這幾年的報告中頻繁提到，全國必須要推進第五代移動通信的快速發(fā)展。所有的升級和通信技術(shù)的進一步發(fā)展都將給產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來無窮的變化和機遇。

經(jīng)過不斷的摸索和迅速的發(fā)展，就目前來看我國5G的發(fā)展是非常迅速的，在世界中的地位也是令人驚嘆的;主要表現(xiàn)在以下幾個方面：一方面，中國5G技術(shù)領(lǐng)先是由于中國企業(yè)的創(chuàng)新能力強和各行業(yè)之間的優(yōu)勢互補所共同形成的。第二方面，這也是我國頂層通訊企業(yè)之間共同努力的最終結(jié)果。

5G不同于4G，它不僅僅是一種通訊工具，它可以為當今的各行各業(yè)輸入新鮮的血液，比如說可以實現(xiàn)實時操控。在2019年的時候，一次亞洲論壇中，5G技術(shù)就是其中不可取消的一部分，為論壇的順利進行提供了通訊保障。再比如2019年上半年的時候，中國電信在海南的分公司與長營環(huán)球100夢幻樂園建立了合作，建立了這種合作也標志著5G技術(shù)正式被運用到了旅游業(yè)當中，從此以后全世界第一個智能游樂園隨即產(chǎn)生。再比如2019年大約5月份的時候，中國電信與國安國安體育文化發(fā)展有限公司確立了相關(guān)的合作，這又在某種程度上意味著5G通訊正式進入了體育運動行業(yè)。還有就是迎賓半島項目還將建設(shè)5G示范點，也就是海南首個5G智能體育社區(qū)。2020年的下半年，中國電信開通了兩個5G基站，它們分別是永暑礁、永興島。隨即永興島“雙千兆”網(wǎng)絡(luò)也正式的投入了使用。截止今年8月來看人們對5G手機的使用率也越來越高。這就說明5G已經(jīng)踏入了平民百姓的家中。2019年下半年伴隨5G出現(xiàn)的項目還有高速公路方面，比如海南率先建立了高速公路網(wǎng)5G示范工程。2020年9月，海南移動5G基站覆蓋五指山，中國移動也緊跟時代的步伐將5G網(wǎng)絡(luò)正式覆蓋海南全部19個縣市地區(qū)。同時，海南生態(tài)軟件園5G試點示范園項目啟動。

隨著5G技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)在總結(jié)了幾個重要的時間節(jié)點：2017年末，3GPP標準組織提前完成5G非獨立組網(wǎng)標準的制定;并在2018年中旬的時候完成了5G獨立組網(wǎng)標準，于此同時也正式的下發(fā)了首個相對完整的5G通訊國際標準。2020年中下旬的時候，我國政府也提出了必要的要求：推進建設(shè)5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和應(yīng)用示范區(qū)，從而促進5G標準研究和技術(shù)試驗，確保2020年5G商用的順利啟動。中國聯(lián)通、中國電信兩大通訊公司這時已經(jīng)得到了中國范圍內(nèi)3399mhz-4789mhz的5G中低頻測試頻率，包括各頻段5G測試頻率資源。

但是，同時出現(xiàn)了對廣播電視造成了一定的干擾的情況，其中的一些5G信號頻段與廣播電視的C波段產(chǎn)生了沖突，從而造成同頻、飽和以及相鄰頻率對廣播電視地面站的接收產(chǎn)生干擾。導(dǎo)致了地面的廣播電視無法進行正常播放的現(xiàn)象。顯而易見，5G信號波段對廣播電視接收信號的波段產(chǎn)生了嚴重的不良影響，已經(jīng)影響到了人們的正常生活。所以，解決這個問題對于研究者來說是必須的，更是任重而道遠的。

2. 電視被干擾的原因分析及判斷

2.1 原因分析

在我們的日常工作中，遇到各種C波段的干擾是非常常見的。它并不僅僅局限于5G信號頻段。

2008年，四川廣播電視臺遭受了附近氣象雷達信號的干擾，后來通過加裝低功率帶通濾波器使問題得到了完美解決。

2012年，廣西縣城受到GSM基站信號波的影響就產(chǎn)生了衛(wèi)星電視不能正常的運轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。最后，專家了解到，電視不能正常運轉(zhuǎn)的原因是GSM基站扇區(qū)發(fā)送裝置受到了損壞，從而導(dǎo)致了電視不能正常運轉(zhuǎn)。像這種情況，可以通過交換裝置來獲得完全解決。

2019年3月，金華廣電等兩家公司在體育比賽的時候通過5G技術(shù)對比賽進行現(xiàn)場直播。就在直播期間，廣電總局便接到了群眾的相關(guān)舉報，聲稱衛(wèi)星C波電視信號受到了嚴重的干擾，導(dǎo)致電視不能正常工作。經(jīng)過調(diào)查后分析得知，造成這種現(xiàn)象的根本原因是由于5G現(xiàn)場直播所導(dǎo)致的，從而使電視出現(xiàn)閃屏和不能播放的現(xiàn)象。

通過實際情況我們發(fā)現(xiàn)，C波段信號對電視等設(shè)備的干擾經(jīng)常出現(xiàn)。接下來我們就對5G信號干擾和C波段衛(wèi)星接收進行本質(zhì)的原理分析。

首先，海南島的Yaxing-5的等效輻射率約為41dBW，換算下來約為37dBm/52MHz。地面和地面同步衛(wèi)星之間的距離約為35785km。另外，還有天氣原因、云的遮擋、雨對光的折射、電線的質(zhì)量問題、組件的損失等其他干擾因素，使得通訊信號在路上的損耗就變?yōu)榱?95db，這些都能夠直接影響到C波接收器與5G信號之間的信號干擾。

通過對C波信號和5G信號的理論計算，衛(wèi)星下行信號功率約為-111dbm，而5G基站的發(fā)射功率約為58dBm。當干擾信號強度超過干擾防護閾值時，就會出現(xiàn)正常解調(diào)失敗的現(xiàn)象。這樣就會在3499-3587mhz頻段形成189db的信號差值，從而對C波段衛(wèi)星接收信號的過程產(chǎn)生干擾。在3399～3688mhz，可能會形成過飽和的狀況，在3688～4199頻段，信號差約89db，對C波段衛(wèi)星接收信號也會形成很不好的影響。

2.2 干擾的現(xiàn)實中的例子

一般對于衛(wèi)星高頻頭安裝，它工作時候的頻率在3.5～4.1ghz之間，這就碰巧在5G通信的干擾范圍里，這個時候，當5G信號出現(xiàn)大功率運行情況的時候，則電視端的衛(wèi)星接收器就會出現(xiàn)馬賽克等無法正常播放的情況。我們對這種現(xiàn)象進行調(diào)查時發(fā)現(xiàn)，像上海廣電局、濟南電視臺、北京廣播電視臺的衛(wèi)星車都遇到過這種情況。

3. 抗干擾解決方案

針對上面所講述的5G對于廣電C波段接收干擾問題，技術(shù)人員已經(jīng)進行了非常深入的分析，并進行了大量的實驗進行驗證，從而制定了一系列的有效措施來解決相關(guān)問題，比如下面的幾種解決措施：

①使用相關(guān)減速機和帶通濾波器;

②增加固定地面鍋的保護網(wǎng);

③協(xié)調(diào)降低地面廣電接收器附近5G基站的發(fā)射功率;

④通過協(xié)調(diào)5G系統(tǒng)基站的最大輻射方向和傾角，可以對最大隔離度進行提高;

⑤盡量的去協(xié)調(diào)5G站的建設(shè)方位，使其與C波接收器之間的距離保持在互不影響的安全范圍;

⑥ 建立起成熟的協(xié)調(diào)機制。

以下對上面所述方案的其中幾項進行重點解析。

3.1 采用相關(guān)減速機和帶通濾波器

3.1.1 為c波接受站裝上抗5G信號干擾的濾波裝置

根據(jù)國家的相關(guān)規(guī)定，現(xiàn)在已經(jīng)投入使用的5G波段信號范圍是3399mhz-3588mhz，恰好位于C波段衛(wèi)星接收器的干擾范圍之內(nèi)，3399mhz-4183mhz是大部分的廣播電視領(lǐng)域使用的電視鍋的高頻頭范圍，5G信號的信號強度與C波段衛(wèi)星信號強度相比，是特別大的，所以5G勢必會干擾到衛(wèi)星信號的正常接受，從而導(dǎo)致電視的播放無法正常進行。3.1.2 使用高質(zhì)量的抗信號干擾的衛(wèi)星接受頭

抗干擾的衛(wèi)星電視高頻頭的使用是為了使3599mhz～4188mhz頻段內(nèi)的5G信號能較好地通過。經(jīng)過理論的計算，對于3588mhz以下的頻率，衰減值能夠達到44dB左右，特別是3499mhz以下的頻率，衰減的范圍甚至可以達到驚人的57db左右，這就說明它能夠高效地抑制5G信號的一些干擾。目前在實際中得到明顯效果的有：加拿大norsat公司的norsat-3200c（3625～4200mhz）、norsat-5150r和日本NJRC公司的8848。

3.1.3 相關(guān)降頻器及帶通濾波器的技術(shù)參數(shù)思考

經(jīng)過研究者們的實際測試，實驗數(shù)據(jù)能夠反映出問題，C波頻段的衛(wèi)星電視接收機在做完對高頻頭的頻帶范圍修改以后，可以正常接收到原始信號。因此，我們得出結(jié)論，申請衛(wèi)星頻率時，應(yīng)該盡量的避免干擾大的頻率范圍。

3.2 為衛(wèi)星地面天線加5G信號屏蔽網(wǎng)

在天線周圍，設(shè)置屏蔽網(wǎng)，鎖定鏡像網(wǎng)絡(luò)，選擇兼容型比較好的鋁網(wǎng)材質(zhì)的反射器進行干擾，向干擾源添加信號的屏蔽網(wǎng)，從而達到提高絕緣性能的目的。

3.3 建立周全的協(xié)調(diào)系統(tǒng)

因為抗干擾的問題并不是僅僅由一方面所造成的，所以協(xié)調(diào)多方面的工作來解決問題是至關(guān)重要的。在這一方面我們依照了相關(guān)國家規(guī)定，梳理出相應(yīng)的解決方案：相關(guān)單位獲得了5G信號頻段的許可證之后，必須向有關(guān)部門上報，并設(shè)置防信號干擾裝置。各個地方的信號管理有關(guān)部門必須為各單位提供本地有干擾防護的衛(wèi)星地面站，并且能夠建立起一個動態(tài)的信息更新系統(tǒng)。這就需要各公司之間需要主動的去協(xié)調(diào)信號干擾的問題，從而避免干擾問題所帶來的影響。只有協(xié)調(diào)好以后，信息通訊服務(wù)單位才能獲得5G基站設(shè)置的許可。

干擾協(xié)調(diào)區(qū)域涉及多個省的，所涉及的地方無線電管理機構(gòu)應(yīng)當及時與有關(guān)省的各級無線電管理機構(gòu)進行協(xié)調(diào)。

根據(jù)國家相關(guān)政策的一些要求，經(jīng)過上報并且核實了的5G信號站將依法享有不受有害影響的權(quán)利。5G用戶在原則上是應(yīng)該承受抗干擾工作的費用的[7]。根據(jù)“先來后到”的原則，衛(wèi)星地球站建設(shè)比5G建設(shè)的時間晚的，在原則上這時抗干擾工作的費用就需要由衛(wèi)星地球站來負責。

最終，由于電視臺的地球接收站先于聯(lián)通公司的5G基站建設(shè)，有聯(lián)通公司出錢，在天線高頻頭下面安裝了一套窄帶濾波器，免除了干擾，保證了電視信號的正常播出。

總結(jié)：我們的最終目的是為了順利的解決5G信號與C波沖突的問題，那么就必須要與運營商搞好技術(shù)之間的交流，加強相關(guān)技術(shù)人員的實際探索與研究，及時討論因為信號干擾所導(dǎo)致的新問題，從而尋求技術(shù)進步得到解決，確保廣播電視順利運行。

對于民眾和目前的各行各業(yè)來說，5G技術(shù)不僅僅是下一代的移動通信工具，更是一個全新的網(wǎng)絡(luò)和全新的時代，它能夠以更加有意義、高效的方式連接著城市之中大大小小的物件，實現(xiàn)萬物互聯(lián)和實時操控等。從而使人們無論是在交通、就醫(yī)，還是在工作、生活等方面都能獲得極大的提升。在當今，無論是世界還是國內(nèi)的大形勢下，在全國對5G基站進行快速鋪設(shè)是首要任務(wù)，媒體融合也會在新時代快速發(fā)展。相信以電視為主導(dǎo)的傳統(tǒng)媒體業(yè)態(tài)將在短時間內(nèi)發(fā)生一個質(zhì)的變化。為了不被目前快速更新?lián)Q代的時代所淘汰，我們必須時刻注重發(fā)展技術(shù)、學(xué)習新思想。并終身學(xué)習，多思進取的態(tài)度，面對即將全面升級的傳統(tǒng)媒體產(chǎn)業(yè)。

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作者簡介：張志堅，1974.5 男，漢族，山東省菏澤市，工程師，無線電工程。