5G信號干擾衛(wèi)星電視信號的影響及解決措施

鄧運鵬

（山東廣播電視臺，山東 濟南 250062）

0 引 言

2019年6月6日是我國5G通信技術(shù)的一個里程碑[1]。我國工業(yè)與信息化部對中國廣電網(wǎng)絡股份有限公司（簡稱中國廣電）、中國移動通信集團有限公司（簡稱中國移動）、中國聯(lián)合網(wǎng)絡通信集團有限公司（簡稱中國聯(lián)通）、中國電信集團有限公司（簡稱中國電信）等公司頒發(fā)了5G通信技術(shù)運營商用牌照，2019年成為我國5G技術(shù)商用元年。5G技術(shù)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為我國重要的戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃目標[2]。2019年，工業(yè)與信息化部為了指導5G技術(shù)產(chǎn)業(yè)的有序、健康、高效發(fā)展，頒布了《3 000-5 000 MHz頻段第五代移動通信基站與衛(wèi)星地球站等無線電臺（站）干擾協(xié)調(diào)指南》，針對5G對我國衛(wèi)星廣播電視頻段信號干擾問題[3]，為了有效解決未來5G技術(shù)基站的大面積建設對衛(wèi)星電視信號干擾的不良影響，分析干擾等問題形成的主要原因，提出了針對性的管理辦法與解決措施，以保障5G技術(shù)產(chǎn)業(yè)與衛(wèi)星電視產(chǎn)業(yè)的同步、健康、高速發(fā)展[4]。

1 5G信號干擾衛(wèi)星電視信號的原因分析

1.1 5G技術(shù)現(xiàn)狀

5G通信技術(shù)擁有大容量、低時延等優(yōu)勢，為社會各領域、行業(yè)、產(chǎn)業(yè)帶來了巨大的機遇。依據(jù)第三代合作伙伴計劃（3rd Generation Partnership Project，3GPP）定義，5G信號的頻段主要分為兩個部分，即FR1，450～6 000 MHz；FR2，24 250～ 52 600 MHz[5]。中國廣電、中國移動、中國聯(lián)通以及中國電信四家運營商分別使用的5G信號頻段如 表1所示。

表1 四家公司的5G技術(shù)信號頻段表

由表1相關(guān)數(shù)據(jù)可以看出，中國廣電衛(wèi)星電視信號的C波段與中國聯(lián)通、中國電信的5G頻段出現(xiàn)了重疊的情況。

由于衛(wèi)星與地面信號接收器具有較遠的間距，信號傳輸過程中會出現(xiàn)較大的損耗。5G通信需要大量的基站來支持5G信號的正常運行，因此會出現(xiàn)5G基站射頻單元被布置在衛(wèi)星接收天線附近的問題[6]。在這樣的環(huán)境下，基站發(fā)射的信號可能會被衛(wèi)星接收天線接收到，并送入衛(wèi)星接收機中，影響衛(wèi)星電視信號接收機的低噪聲放大器[7]，并降低接收誤碼率與接收載噪比等性能參數(shù)指標，導致衛(wèi)星電視信號的傳輸與解碼被嚴重干擾，衛(wèi)星電視在轉(zhuǎn)播或直播電視節(jié)目時就會出現(xiàn)花屏、聲音抖動以及視頻馬賽克等問題[8]，衛(wèi)星接收機甚至會出現(xiàn)連接不上衛(wèi)星信號的情況。

1.2 5G信號干擾衛(wèi)星電視信號的原因分析

衛(wèi)星電視信號的C波段下行接收系統(tǒng)擁有自我保護措施，可以有效阻止外界干擾信號源在下行鏈路中傳輸。下行接收系統(tǒng)由光傳輸網(wǎng)絡系統(tǒng)、接收天線系統(tǒng)、衛(wèi)星接收器、高頻頭以及饋源等五個部分組成[9]。下行接收系統(tǒng)可以防止本地信號被干擾，避免信號傳輸出現(xiàn)異常問題。C波段下行接收系統(tǒng)利用衛(wèi)星接收天線，將信號反饋至饋源中，同步將信號傳送至高頻頭中，對信息進行變頻與放大，保障信號的接收質(zhì)量[10]。高頻頭主要利用混頻電路進行信號處理，最終得出中頻信號，實現(xiàn)對特定頻率信號的單獨接收功能?，F(xiàn)階段，衛(wèi)星電視C波段高頻頭的接收頻率為3 400～4 200 MHz，與5G信號中的中國聯(lián)通頻段、中國電信頻段出現(xiàn)了重合[11]。由于5G信號功率相對比較高，衛(wèi)星電視接收站如果接收到了超過-60 dBm功率的干擾信號，就會使接收器出現(xiàn)干擾與飽和的情況，影響衛(wèi)星電視信號的效果與質(zhì)量。信號干擾的原理如圖1所示。

圖1 信號干擾圖

2 解決措施

了解信號干擾產(chǎn)生的機理后，可采用相對應的解決措施，來提高衛(wèi)星電視信號對5G信號的抗干擾能力，保障衛(wèi)星電視信號為人們提供高質(zhì)量服務。

2.1 設置好干擾協(xié)調(diào)區(qū)域及保護間距

以當?shù)叵嚓P(guān)政府職能部門作為主要負責單位，對5G運營商和衛(wèi)星電視臺進行協(xié)調(diào)溝通，搭建雙方的信息聯(lián)動機制，首先滿足當前5G通信終端用戶需求，同步對現(xiàn)有衛(wèi)星電視業(yè)務進行保護，協(xié)調(diào)5G通信運營商對衛(wèi)星電視臺附近的5G基站發(fā)射功率進行有效的調(diào)整，降低5G信號對衛(wèi)星電視信號的干擾。相關(guān)職能部門為雙方信號站的布置與建設設置好干擾協(xié)調(diào)區(qū)域，對雙方信號站之間的保護間距做好規(guī)劃。

2.2 增加衛(wèi)星電視信號的接收鏈路

衛(wèi)星電視臺需要增加對衛(wèi)星電視信號的接收鏈路，保證衛(wèi)星電視除C波段衛(wèi)星接收信號外，還具有備用接收信號，如Ku波段接收信號以及華數(shù)有線前端網(wǎng)絡接收信號，保證衛(wèi)星電視臺可以用多路信號實現(xiàn)矩陣接入切換功能，保證衛(wèi)星電視的正常運作，服務公眾。

2.3 采用窄帶高頻頭消除干擾信號

通過對衛(wèi)星電視信號中的C波段衛(wèi)星系統(tǒng)信號頻段和5G信號頻段的分析，可以采用窄帶高頻頭（頻率為3 700～4 200 MHz）來消除干擾信號。該窄帶高頻頭具有耐久性強，抑制干擾信號的能力大于或等于55 dB等優(yōu)點，能夠有效地對5G信號進行隔離，避免衛(wèi)星電視信號在轉(zhuǎn)播中出現(xiàn)聲音抖動和圖像馬賽克的問題。

2.4 用大口徑衛(wèi)星接收天線減少干擾

5G信號向空間發(fā)射后，遇到障礙物或者建筑物時，會出現(xiàn)散射或是反射，由此產(chǎn)生的場強比衛(wèi)星電視下行信號強數(shù)倍之多。衛(wèi)星電視信號接收天線在接收某一個信號時，天線所處的極化角、方位角和俯仰角都是固定、不會改變的，通過對衛(wèi)星電視信號的接收天線進行調(diào)整，將天線的口徑變大，能夠使天線的主瓣寬度變窄，可以增強其方向性，提高增益效果。對接收天線主瓣方向的準確調(diào)整，能夠讓接收天線無限接近干擾信號的輻射盲區(qū)，同時精準調(diào)整接收天線對準衛(wèi)星發(fā)射端口，可以有效地降低5G信號的干擾。

2.5 用C波段濾波器抑制信號

在饋源與高頻頭之間設置帶通濾波器，也可以有效降低干擾。帶通濾波器的頻率為3 700～ 4200 MHz，固定安裝在饋源與高頻頭中間。

2.6 增加屏蔽網(wǎng)

對衛(wèi)星電視信號接收的地面鍋加增屏蔽網(wǎng)，可以對部分5G干擾信號進行屏蔽，以滿足衛(wèi)星電視信號接收處理的可靠性需求。

3 結(jié) 語

隨著5G技術(shù)的發(fā)展，5G信號對衛(wèi)星電視信號的干擾也日益增長。本文通過設置干擾協(xié)調(diào)區(qū)域及保護間距、增加衛(wèi)星電視信號的接收鏈路、采用窄帶高頻頭消除干擾信號、用大口徑衛(wèi)星接收天線減少干擾、用C波段濾波器抑制信號以及增加屏蔽網(wǎng)等解決措施，來保障衛(wèi)星電視信號免于被5G信號干擾，保證衛(wèi)星電視信號的安全與可靠，使其有效地為受眾提供高質(zhì)量服務。