5G 基站對(duì)C 波段衛(wèi)星信號(hào)干擾的分析與應(yīng)對(duì)措施

張 鵬

（貴州省廣播電視局七六一臺(tái)，貴州 貴陽 550000）

0 引 言

隨著5G 基站建設(shè)步伐加快，5G 信號(hào)對(duì)C 波段衛(wèi)星下行信號(hào)的干擾嚴(yán)重影響了發(fā)射機(jī)的正常播出，成為急需解決的問題。由于中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通采用的5G 信號(hào)頻率與C 波段頻率有重疊，會(huì)對(duì)衛(wèi)星地球站C 波段下行信號(hào)造成干擾。而貴州七六一臺(tái)地面數(shù)字電視廣播節(jié)目信號(hào)源主要接收來自中星6A 和中星6B 傳送的12 套央視AVS+標(biāo)清信號(hào)。因此解決5G 信號(hào)干擾問題，是確保發(fā)射機(jī)安全播出的關(guān)鍵所在[1]。

1 干擾原因排查

自2020 年8 月以來，貴州七六一臺(tái)播出的12 套央視節(jié)目和1 套貴州衛(wèi)視節(jié)目偶爾出現(xiàn)畫面卡頓、馬賽克等現(xiàn)象。更換高頻頭（Low Noise Block，LNB）和饋線后問題依然存在。用頻譜儀檢測(cè)衛(wèi)星接收機(jī)的輸入電平在-51 dBm 左右，符合衛(wèi)星接收機(jī)-65 ～-30 dBm 的輸入電平等級(jí)。因故障偶爾出現(xiàn)，要查找干擾原因，只能通過頻譜儀對(duì)衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行頻譜掃描。LNB 的下變頻頻率為950 ～1 525 MHz，在發(fā)生干擾時(shí)觀察頻譜發(fā)現(xiàn)有1 525 MHz 以外的信號(hào)出現(xiàn)，懷疑是由5G 信號(hào)干擾引起。用手機(jī)搜索5G 信號(hào)，軟件檢測(cè)到5G 信號(hào)的接收功率值偏低，還存在自動(dòng)切換到4G網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)象。最終確定干擾問題是由5G 信號(hào)引起。

2 干擾原因分析

2.1 5G 基站使用的頻率

2018 年12 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。其中，中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通獲得的5G 試驗(yàn)頻率與衛(wèi)星地球站C 波段下行頻率有重疊[2]。運(yùn)營(yíng)商具體使用的5G 頻率如表1 所示。

表1 5G 信號(hào)頻率范圍

2.2 5G 基站覆蓋的范圍

按照覆蓋范圍和應(yīng)用場(chǎng)景，目前5G 基站主要可分為宏基站（宏站）、微基站（微站）、皮基站（微微站、企業(yè)級(jí)小基站）以及飛基站（毫微微站、家庭級(jí)小基站）4 種類型。因微基站、皮基站及飛基站具有建設(shè)成本低、組網(wǎng)方便等優(yōu)點(diǎn)，成為運(yùn)營(yíng)商的首選[3]。各類型基站的覆蓋范圍如表2 所示。

表2 5G 基站覆蓋范圍

2.3 5G 信號(hào)干擾的類型

由表1 可知，中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通所使用的頻率為3 400 ～3 600 MHz，與C 波段LNB 工作頻段3 400 ～4 200 MHz 有200 MHz 頻率波段的重合，會(huì)對(duì)衛(wèi)星C波段下行信號(hào)造成同頻干擾或者鄰頻干擾。5G 信號(hào)干擾衛(wèi)星C 波段信號(hào)的原理如圖1 所示。

圖1 5G 信號(hào)干擾原理示意圖

2.3.1 同頻干擾

因中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通所使用的頻率與C 波段衛(wèi)星信號(hào)有200 MHz 頻率波段的重合，使C 波段下行信號(hào)受到同頻干擾，導(dǎo)致衛(wèi)星信號(hào)接收載噪比下降甚至無法接收，可能導(dǎo)致圖像出現(xiàn)馬賽克或卡頓現(xiàn)象。

2.3.2 鄰頻干擾

由于衛(wèi)星接收天線LNB 性能原因，對(duì)3 400 ～4 200 MHz頻段外的干擾信號(hào)濾波效果差，干擾信號(hào)進(jìn)入LNB 工作頻段內(nèi)，如果干擾信號(hào)加入LNB 的總功率超過-60 dBm，將使LNB 產(chǎn)生飽和干擾，引起LNB 產(chǎn)生大的非線性失真。這種非線性失真會(huì)導(dǎo)致一系列問題，例如帶內(nèi)噪聲增加、互調(diào)干擾出現(xiàn)、接收信號(hào)頻譜擴(kuò)展，還有可能造成LNB 損傷。另一個(gè)重要原因是L 波段（1 ～2 GHz）的5G 信號(hào)通過變頻后送到接收機(jī)的功率過高，當(dāng)5G 干擾信號(hào)到達(dá)LNB 的功率為-60 dBm，L 波段向外部輸出功率為0 dBm，而衛(wèi)星接收機(jī)只適用于-65 ～-30 dBm的電平等級(jí)輸入，功率過高容易造成衛(wèi)星接收機(jī)出現(xiàn)飽和干擾和阻塞干擾，電視圖像出現(xiàn)馬賽克、卡頓等現(xiàn)象。如果采用C頻段衛(wèi)星天線進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，將會(huì)使通信數(shù)據(jù)的誤編碼率變高、數(shù)據(jù)丟失，不能進(jìn)行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)通信[4]。

3 應(yīng)對(duì)措施

3.1 更換衛(wèi)星接收高頻頭

由于中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通所使用的5G 頻率為3 400 ～3 600 MHz，與C 波 段LNB 工作頻段3 400 ～4 200 MHz 有200 MHz 頻率波段重合，給C波段下行信號(hào)帶來同頻干擾，造成接收載噪比下降甚至無法接收，導(dǎo)致圖像出現(xiàn)馬賽克甚至卡頓。因此，更換頻帶為3 700 ～4 200 MHz 的高頻頭，避免與5G 頻段重合?？垢蓴_窄帶高頻頭頻率范圍在3 700 ～4 200 MHz，當(dāng)干擾頻率小于3 600 MHz，信號(hào)衰減值約為45 dB，如果信號(hào)頻率小于3 500MHz，信號(hào)衰減值可以達(dá)到57 dB，因此抗干擾窄帶高頻頭能夠抑制小于3 600 MHz 的頻率帶來的干擾。

3.2 安裝抗干擾帶通濾波器

目前5G 基站建設(shè)處于快速發(fā)展階段，特別是地處城市周邊的衛(wèi)星地球站更容易受到5G 信號(hào)干擾。安裝抗干擾帶通濾波器，能有效抑制C 波段接收天線的帶外干擾信號(hào)，對(duì)5G 信號(hào)的衰減進(jìn)一步加大，抗干擾效果得到顯著提升。該濾波器相關(guān)指標(biāo)如下：通帶范圍為3 700 ～4 200 MHz，帶內(nèi)插損在3 700 ～4 200 MHz 小于0.4 dB；低于3 500 MHz時(shí)，帶外隔離度大于61 dB，在3 500 ～3 600 MHz，帶外隔離度大于60 dB，在4 400 ～4 800 MHz，帶外隔離度大于55 dB。貴州七六一臺(tái)受到5G 信號(hào)的干擾影響較小，更換窄帶高頻頭并加裝抗干擾帶通濾波器后，有效地解決了干擾問題?？垢蓴_帶通濾波器外形如圖2 所示。

圖2 抗干擾帶通濾波器

3.3 加裝金屬屏蔽網(wǎng)

針對(duì)5G 信號(hào)干擾，加裝金屬屏蔽網(wǎng)是最為有效的措施[5]。金屬屏蔽網(wǎng)能夠使天線主軸或者主瓣方向的信號(hào)得到有效接收，屏蔽其他方向的干擾信號(hào)。

要充分發(fā)揮金屬屏蔽網(wǎng)的效果，必須根據(jù)5G信號(hào)的波長(zhǎng)來設(shè)定網(wǎng)格寬度。以5G 信號(hào)中心頻率3 500 MHz 為例，由公式“波長(zhǎng)（λ）=波速（c）/頻率（f）”計(jì)算出波長(zhǎng)為8.6 cm，所以金屬網(wǎng)格寬度建議在2 cm 以內(nèi)，金屬屏蔽網(wǎng)接地，如圖3 所示。

圖3 金屬屏蔽網(wǎng)

3.4 增加節(jié)目信號(hào)源

根據(jù)國(guó)家廣播電視總局第62 號(hào)令要求，信號(hào)源應(yīng)具備兩路不同的路由。貴州七六一臺(tái)以中星6A、中星6B 衛(wèi)星信號(hào)為主路信號(hào)源，同時(shí)增加了一路從國(guó)家廣電干線網(wǎng)分配出的12 套央視AVS+標(biāo)清信號(hào)，通過貴廣網(wǎng)絡(luò)IP 傳輸專網(wǎng)傳送至發(fā)射機(jī)房，使貴州七六一臺(tái)具備兩路不同路由的信號(hào)源，確保了地面數(shù)字電視的安全播出。

4 結(jié) 語

隨著5G 通信技術(shù)的普及和應(yīng)用，5G 信號(hào)對(duì)衛(wèi)星地球站的干擾問題越發(fā)嚴(yán)重。本文對(duì)5G 信號(hào)干擾原因進(jìn)行探討，提出了更換衛(wèi)星接收高頻頭、安裝抗干擾帶通濾波器、加裝金屬屏蔽網(wǎng)以及增加節(jié)目信號(hào)源等具體應(yīng)對(duì)措施，供同行參考。