廣播電視發(fā)射臺(tái)受5G干擾解決實(shí)例

范曉俊 梅建云

1.2.衢州廣電傳媒集團(tuán) 浙江省 衢州市 324000

為保障5G通信健康發(fā)展，解決5G基站與衛(wèi)星地球站等其他無線電臺(tái)（站）的干擾問題，2018年12月11日，工業(yè)和信息化部頒布了《3000-5000MHz頻段第五代移動(dòng)通信基站與衛(wèi)星地球站等無線電臺(tái)（站）干擾協(xié)調(diào)管理辦法》（以下簡(jiǎn)稱管理辦法），雖然該辦法考慮得比較周全細(xì)致，但在實(shí)際工作中還是由于各種原因頻繁出現(xiàn)5G信號(hào)對(duì)衛(wèi)星地球站的接收信號(hào)產(chǎn)生干擾的現(xiàn)象，對(duì)廣播電視節(jié)目的安全傳輸及轉(zhuǎn)播產(chǎn)生較大的影響。

1 事件經(jīng)過

衢州廣播電視發(fā)射臺(tái)主要接收轉(zhuǎn)播中星6B和中星6A衛(wèi)星上的C波段廣播電視節(jié)目，具體接收節(jié)目如表1所示。

2020年6月9日12時(shí)30分，發(fā)射臺(tái)從中星6B衛(wèi)星上接收的多路廣播電視信號(hào)間斷性受到干擾，而接收中星6A衛(wèi)星上的節(jié)目正常，在受到干擾期間，浙江衛(wèi)視衛(wèi)星接收機(jī)輸出的電視節(jié)目間斷性馬賽克并伴隨雜音，嚴(yán)重時(shí)黑屏、無聲音；接收中國(guó)之聲、浙江之聲、交通之聲、旅游之聲等廣播節(jié)目的數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)間斷性無音頻輸出，干擾無規(guī)律可尋。更換備用衛(wèi)星接收天線，干擾現(xiàn)象基本相同。與開化臺(tái)、衢州華數(shù)、當(dāng)?shù)厥僦胁ㄅ_(tái)溝通，這些臺(tái)站接收中星6B節(jié)目均正常。中國(guó)之聲和浙江衛(wèi)視更換為光纜信號(hào)源后播出恢復(fù)正常，浙江之聲、交通之聲、旅游之聲因無備份信號(hào)源暫時(shí)無法解決。

當(dāng)天是周二，14點(diǎn)后停機(jī)檢修，發(fā)射臺(tái)對(duì)衛(wèi)星接收系統(tǒng)進(jìn)行了全面替換檢查，未發(fā)現(xiàn)設(shè)備問題，請(qǐng)市無線電管理局派人檢查周邊是否有干擾源。通過儀器搜索，確認(rèn)附近有微弱的干擾源，但由于儀器及定向天線的精度所限，無法進(jìn)行準(zhǔn)確的方位定向，不能認(rèn)定為5G干擾（此前發(fā)射臺(tái)與運(yùn)營(yíng)商多次進(jìn)行溝通協(xié)調(diào)，要求在5G基站開始調(diào)試之前必須向衢州市廣電局通報(bào)情況，運(yùn)營(yíng)商也做了保證）。發(fā)射臺(tái)將情況向衢州廣電傳媒集團(tuán)做了匯報(bào)，由衢州廣電傳媒集團(tuán)出面與市無管局進(jìn)行溝通后，無管局要求各運(yùn)營(yíng)商將發(fā)射臺(tái)附近5G基站設(shè)備全部斷電，以此來進(jìn)行判斷。運(yùn)營(yíng)商于18點(diǎn)29分停止5G基站設(shè)備供電后，發(fā)射臺(tái)衛(wèi)星接收信號(hào)恢復(fù)正常。

向運(yùn)營(yíng)商詢問具體情況，當(dāng)天5G基站建設(shè)承包方從12點(diǎn)30分開始進(jìn)行光纖跳通調(diào)試。由于5G基站建設(shè)時(shí)間緊、任務(wù)重，采用基站全部建成后一次聯(lián)調(diào)的模式，基站全部通電，但不發(fā)射載波，技術(shù)人員對(duì)每個(gè)基站進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)加入測(cè)試信號(hào)，能接收到輸出信號(hào)則表示調(diào)通。因?yàn)槲醇尤胝Ｐ盘?hào)，而且是間歇性的發(fā)射功率，設(shè)備廠家認(rèn)為影響不大，運(yùn)營(yíng)商也未進(jìn)行通報(bào)，從而干擾了發(fā)射臺(tái)衛(wèi)星節(jié)目正常接收，而且無規(guī)律可查。

2 情況分析

2019年6月，工業(yè)和信息化部向三大基礎(chǔ)電信運(yùn)營(yíng)商發(fā)放了全國(guó)范圍5G中低頻段試驗(yàn)頻率使用許可，中國(guó)移動(dòng)獲得2515MHz-2675MHz、4800MHz-4900MHz頻率資源，中國(guó)電信獲得3400MHz-3500MHz頻率資源，中國(guó)聯(lián)通獲得3500MHz-3600MHz頻率資源。中國(guó)電信和中國(guó)聯(lián)通的5G頻段與衛(wèi)星通信C波 段 （一 般 使 用3700-4200MHz，擴(kuò) 展 使 用3400-4200MHz）相鄰或同頻，而C波段早以被廣泛用于廣電、氣象、銀行、證券、新聞出版等行業(yè)和部門衛(wèi)星地球站傳輸數(shù)據(jù)，尤其是C波段衛(wèi)星地球站是廣播電視節(jié)目的重要信號(hào)源之一。在衢州當(dāng)?shù)?，中?guó)聯(lián)通委托中國(guó)電信統(tǒng)一建站，共享使用，因此5G干擾協(xié)調(diào)主要是與中國(guó)電信溝通聯(lián)絡(luò)。

根據(jù)工信部的《管理辦法》，對(duì) 于 工 作 在3700－4200MHz頻段的衛(wèi)星地球站，如果衛(wèi)星地球站已采用濾波和抗飽和措施且指標(biāo)滿足附件4（詳見《管理辦法》）的要求，工作在3400-3600MHz頻段內(nèi)的室外5G基站的協(xié)調(diào)區(qū)可減小為以衛(wèi)星地球站為中心、半徑100米的圓形區(qū)域，否則協(xié)調(diào)區(qū)為以衛(wèi)星地球站為中心、半徑2公里的圓形區(qū)域。發(fā)射臺(tái)未采用濾波和抗飽和措施，距離最近的5G基站直線距離約760米，因此處在2公里協(xié)調(diào)區(qū)范圍內(nèi)。雖然接收浙江廣播電臺(tái)節(jié)目的衛(wèi)星下行頻率為3825MHz，接收中國(guó)之聲節(jié)目的衛(wèi)星下行頻率為4175MHz，有一定的間隔，但因?yàn)榫嚯x較近，仍然受到了干擾。

此次干擾也有一個(gè)有趣的現(xiàn)象，衢州地區(qū)接收中星6B節(jié)目的方位角是南偏西6.85度，接收中星6A節(jié)目的方位角是南偏東11.35度，參見圖1中坐標(biāo)。5G基站A和B都在發(fā)射臺(tái)東面，理論上講應(yīng)該是接收中星6A節(jié)目的衛(wèi)星朝向5G基站，更容易受影響，但事實(shí)卻是中星6A衛(wèi)星不受影響，中星6B衛(wèi)星節(jié)目接收受干擾。考慮到5G信號(hào)頻率高，一般在視距范圍傳輸，不可能繞射，但存在反射的可能，從借閱到的等高線地形圖上發(fā)現(xiàn)（等高線圖涉及機(jī)密，只能大致在圖1中臨摹了97米和93米兩條等高線），發(fā)射臺(tái)地處海拔100米的山包上，地勢(shì)較低（海拔86米）的基站A的5G信號(hào)正好可以通過西側(cè)不斷升高的地勢(shì)（參見93米等高線）反射到發(fā)射臺(tái)衛(wèi)星接收站，與中星6B衛(wèi)星接收天線朝向一致，而直射的5G信號(hào)因?yàn)椴粩嗌仙牡貏?shì)發(fā)生漫反射，不會(huì)對(duì)衛(wèi)星接收站產(chǎn)生干擾。試著將未加裝帶通濾波器的接收中星6A的4.5米衛(wèi)星天線轉(zhuǎn)為接收中星6B后，節(jié)目出現(xiàn)干擾現(xiàn)象，證明了這一推測(cè)的正確性。

圖1

3 解決方案

按照干擾協(xié)調(diào)管理辦法，我們與中國(guó)電信進(jìn)行了協(xié)調(diào)，從易到難逐步解決或消除干擾。

3.1 加裝C波段帶通濾波器

衛(wèi)星電視接收站接收C波段頻段范圍為3700-4200MHz（可拓展至3400-4200MHz），為了有效消除5G信號(hào)頻率對(duì)C波段衛(wèi)星信號(hào)接收的干擾，提高帶外信號(hào)抑制能力，由中國(guó)電信統(tǒng)一集中采購(gòu)，在每個(gè)C波段衛(wèi)星天線饋源和低噪聲下變頻器（LNB，俗稱高頻頭）之間加裝帶通濾波器，利用帶通濾波器允許特定頻段信號(hào)通過的同時(shí)又能阻止其他頻段信號(hào)的特點(diǎn)，濾除3400-3600MHz的5G信號(hào)，不讓其進(jìn)入衛(wèi)星高頻頭，從而減少或消除干擾。

發(fā)射臺(tái)接收中星6B的3.2米天線采用雙極化雙本振一體化高頻頭（含饋源)，輸入結(jié)構(gòu)為圓形，如圖2，調(diào)節(jié)衛(wèi)星接收機(jī)參數(shù)，只用一個(gè)高頻頭一根同軸電纜即可接收水平極化和垂直極化的節(jié)目。而現(xiàn)在的C波段帶通濾波器都為矩形，所以只能采用圖3所示饋源，分別輸出水平和垂直極化，再加裝帶通濾波器，衛(wèi)星高頻頭也同時(shí)更換，并加裝一根同軸電纜分兩路輸出水平和垂直極化信號(hào)，見圖4。

圖2

圖3

圖4

發(fā)射臺(tái)接收中星6A的4.5米衛(wèi)星天線采用后饋結(jié)構(gòu)，本身饋源就分為水平和垂直兩路矩形輸出，考慮到中星6A未受到干擾，所以暫時(shí)只為一副衛(wèi)星天線加裝帶通濾波器，見圖5。還有一副衛(wèi)星天線不裝，作為日后的干擾數(shù)據(jù)比較。

圖5

3.2 更換頻率匹配的衛(wèi)星高頻頭

《管理辦法》附件4要求采用頻率匹配的低噪聲下變頻器（LNB），LNB工作頻段范圍為3700-4200MHz（部分衛(wèi)星信號(hào)位于3600-3700MHz頻段，則考慮采用3625-4200MHz的LNB）。兩個(gè)3.2米的衛(wèi)星天線因?yàn)樾枰鼡Q饋源，因此要求中國(guó)電信提供工作頻段范圍為3700-4200MHz的LNB，與帶通濾波器一起更換。接收中星6A的4.5米衛(wèi)星天線的高頻頭未換，可以為日后5G干擾測(cè)試提供多種數(shù)據(jù)。

3.3 基站選址的調(diào)整和溝通

從前述分析可以看出，地形對(duì)5G信號(hào)的影響還是很大的，因此解決5G干擾還需要考慮地形地貌的影響。衢州發(fā)射臺(tái)地處城市郊區(qū)，附近的基站是最邊緣的發(fā)射基站，如果依靠降低5G基站發(fā)射功率、調(diào)整天線最大輻射方向來減少朝向衛(wèi)星天線方向的5G信號(hào)強(qiáng)度，那么將大大降低對(duì)周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)的覆蓋，今后的發(fā)展方向是5G信號(hào)的城鄉(xiāng)全覆蓋，增加5G基站干擾不可避免，因此做好防護(hù)措施才是最關(guān)鍵的，降低5G基站發(fā)射功率和改變5G天線方向是下下策，與通訊運(yùn)營(yíng)商做好溝通，盡早介入基站的選址，適當(dāng)?shù)慕柚匦伪荛_干擾，也不失為一種較好共存雙贏的做法。

4 結(jié)束語

通過5G干擾問題的實(shí)際解決效果來看，加裝濾波器、更換低噪聲衛(wèi)星高頻頭和采用專業(yè)同軸電纜的抗干擾效果還是十分明顯的。在發(fā)射臺(tái)更近的地方還有幾個(gè)4G基站，今后不可避免要向5G升級(jí)，5G對(duì)衛(wèi)星信號(hào)接收的干擾還會(huì)產(chǎn)生，為此，我們與市無管局、中國(guó)電信的5G團(tuán)隊(duì)組建了多個(gè)微信群，制定了更直接的聯(lián)絡(luò)機(jī)制，方便在不同層面進(jìn)行溝通協(xié)調(diào)。同時(shí)認(rèn)真吸取此次干擾的教訓(xùn)，制定切實(shí)可行的解決方案，以實(shí)現(xiàn)5G系統(tǒng)與C波段衛(wèi)星信號(hào)之間的鄰頻共存，促進(jìn)5G通信的順利覆蓋實(shí)施，保障衛(wèi)星廣播電視節(jié)目的播出安全。