5G信號(hào)對(duì)廣電衛(wèi)星地球站的干擾分析和研究

摘要：近年來(lái)，我國(guó)5G建設(shè)正在快速發(fā)展中，各地運(yùn)營(yíng)商已開(kāi)始展開(kāi)5G實(shí)驗(yàn)網(wǎng)的部署以及業(yè)務(wù)的外場(chǎng)測(cè)試試驗(yàn)。隨著5G通信網(wǎng)絡(luò)的迅速鋪開(kāi)，5G基站對(duì)C波段衛(wèi)星地球站造成的同頻或鄰頻干擾不可避免。5G頻段干擾問(wèn)題如果不能得到及時(shí)妥善有效解決，不但嚴(yán)重影響廣播電視播出以及新聞出版、金融等重要部門(mén)業(yè)務(wù)工作，而且也將大大遲滯5G建設(shè)進(jìn)度，延緩“新基建”戰(zhàn)略布局，對(duì)各地?zé)o線(xiàn)電管理團(tuán)隊(duì)提出了新的挑戰(zhàn)。本文結(jié)合實(shí)例對(duì)5G信號(hào)干擾廣電衛(wèi)星地球站的情況進(jìn)行解析，供讀者參考。

關(guān)鍵詞：5G干擾；C波段；窄帶濾波器

一、頻譜規(guī)劃情況

（一）5G頻率情況

我國(guó)5G產(chǎn)業(yè)已經(jīng)上升為國(guó)家戰(zhàn)略。2019年6月6日，工信部發(fā)放了國(guó)內(nèi)5G牌照并公布了5G頻譜分配方案，標(biāo)志著5G信號(hào)商用正式拉開(kāi)序幕。其中，中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)中國(guó)移動(dòng)公司）、中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團(tuán)有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)中國(guó)聯(lián)通公司）、中國(guó)電信集團(tuán)有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)中國(guó)電信公司）5G頻段分布情況簡(jiǎn)述如下：

中國(guó)移動(dòng)公司：2515MHz-2675MHz頻段和4800MHz-4900MHz頻段；

中國(guó)聯(lián)通公司：3500MHz-3600MHz頻段；

中國(guó)電信公司：3400MHz-3500MHz頻段；

其中，中國(guó)聯(lián)通公司和中國(guó)電信公司獲批的頻段相鄰，兩家運(yùn)營(yíng)商為了貫徹降本增效的原則，共用5G頻率資源，共建共享5G網(wǎng)絡(luò)。

（二）廣電衛(wèi)星地球站頻率情況

我國(guó)的廣電部門(mén)使用得C波段衛(wèi)星地球站的工作頻段為3400MHz-4200MHz，廣電部門(mén)通過(guò)這段頻率的相關(guān)設(shè)備接收衛(wèi)星信號(hào)從而轉(zhuǎn)換為電視信號(hào)播出。一般來(lái)說(shuō)，我們常見(jiàn)的衛(wèi)星信號(hào)接收系統(tǒng)包括接收天線(xiàn)、饋源、高頻頭、饋線(xiàn)和接收機(jī)等，在這些系統(tǒng)之中，高頻頭（簡(jiǎn)稱(chēng)LNB）的作用簡(jiǎn)單來(lái)講就是將饋源輸出的信號(hào)經(jīng)過(guò)放大變頻等一系列操作轉(zhuǎn)換為接收機(jī)接收范圍內(nèi)的L波段信號(hào)（一般為950-1750MHz）[1]。

（三）頻率接近易產(chǎn)生干擾

從頻譜上看，中國(guó)電信和中國(guó)聯(lián)通兩家運(yùn)營(yíng)商共建共享的5G頻段為3400MHz-3600MHz，剛好在常見(jiàn)高頻頭3400MHz-4200MHz的接收范圍內(nèi)。因此部分5G頻段信號(hào)常常誤被衛(wèi)星地球站接收，通過(guò)高頻頭放大變頻后，容易對(duì)正常的衛(wèi)星信號(hào)造成干擾，產(chǎn)生接收性能失真的情況。

一方面，當(dāng)接收端收到的干擾信號(hào)總功率超過(guò)接收上限時(shí)，高頻頭（LNB）將產(chǎn)生接收飽和，造成信號(hào)干擾；另一方面，5G基站信號(hào)經(jīng)過(guò)高頻頭（LNB）放大變頻后，到達(dá)接收機(jī)的功率過(guò)高，超過(guò)接收機(jī)的接收適應(yīng)范圍，使接收機(jī)進(jìn)入自干擾狀態(tài)，影響信號(hào)的BER性能 [2]。一般來(lái)說(shuō)，常見(jiàn)的干擾包括以下幾種情況：

1.相同頻段干擾：因?yàn)橹袊?guó)電信和中國(guó)聯(lián)通獲批使用的5G頻段（3400MHz-3600MHz）和廣電衛(wèi)星地球站的接收范圍（3400MHz-4200MHz）有一段重疊， 而5G基站的發(fā)射信號(hào)功率一般情況下遠(yuǎn)大于衛(wèi)星地球站的正常接收范圍。因此，相同頻段干擾是5G基站對(duì)廣電衛(wèi)星地球站最常見(jiàn)的干擾。

2.相鄰頻段干擾：正常情況下，在3600MHz-4200MHz頻段并不存在運(yùn)營(yíng)商的5G基站信號(hào)，但由于衛(wèi)星地球站的高頻頭大多是5G基站上線(xiàn)前統(tǒng)一配置的，未考慮5G基站信號(hào)強(qiáng)度對(duì)接收機(jī)接收性能的影響，導(dǎo)致部分雜散落入高頻頭接收頻帶，放大混頻后產(chǎn)生互調(diào)，造成衛(wèi)星電視信號(hào)頻段底噪抬高，導(dǎo)致信噪比降低，誤碼率增加，形成相鄰頻段干擾。

3.飽和干擾：特殊情況下，由于5G基站地理位置和廣電衛(wèi)星地球站相近，且5G基站的輸出功率較大，會(huì)對(duì)正常的衛(wèi)星信號(hào)產(chǎn)生壓制。當(dāng)廣電衛(wèi)星地球站接收到的信號(hào)經(jīng)放大變頻后超過(guò)接收機(jī)的接收適應(yīng)范圍，會(huì)使接收機(jī)進(jìn)入自干擾狀態(tài)，造成飽和干擾。

在一般情況下，廣電衛(wèi)星實(shí)際使用的信道主要在3700-4200MHz頻段范圍內(nèi)，與5G信號(hào)是鄰頻關(guān)系，并不存在頻率占用的情況。但廣電部門(mén)早期配備的高頻頭（LNB）大部分是3400MHz-4200MHz， 造成正常的5G信道落入了LNB的工作頻帶。因?yàn)?G基站信號(hào)的強(qiáng)度較大，被LNB接收變頻后傳遞至接收機(jī)的功率太高，超出了廣播電視衛(wèi)星接收機(jī)可適應(yīng)的電平范圍，造成干擾。一般會(huì)表現(xiàn)為電視圖像花屏甚至完全黑屏，干擾節(jié)目正常播出。

二、干擾查處實(shí)例

（一）干擾查找過(guò)程

2020年1月10日，揚(yáng)州廣播電視傳媒集團(tuán)（總臺(tái)）（簡(jiǎn)稱(chēng)市廣電臺(tái)）致函市工信局，稱(chēng)在C頻段廣播電視衛(wèi)星接收下行通道受到嚴(yán)重干擾，衛(wèi)星電視無(wú)法正常收看，節(jié)目圖像出現(xiàn)馬賽克畫(huà)面，商請(qǐng)無(wú)線(xiàn)電管理部門(mén)幫助排查。

揚(yáng)州市無(wú)線(xiàn)電管理監(jiān)測(cè)站技術(shù)人員前往現(xiàn)場(chǎng)，使用儀表掃描C波段（3400MHz-4200MHz）如圖1所示。

使用儀表掃描5G頻段（3400MHz-3500MHz）如圖2所示。

可以看到信號(hào)主要覆蓋3400MHz-3500MHz，從頻譜圖上看3700MHz-4200MHz并無(wú)直接干擾信號(hào)落入廣電衛(wèi)星地球站接收機(jī)頻段內(nèi)。通過(guò)解碼，判斷能覆蓋市廣電臺(tái)衛(wèi)星地球站的5G信號(hào)來(lái)自PCI=194這個(gè)5G基站。

通過(guò)與相關(guān)運(yùn)營(yíng)商的溝通，技術(shù)人員了解到這個(gè)PCI對(duì)應(yīng)的是電信公司大樓5G基站，該基站位置在廣電衛(wèi)星地球站南方一公里處。聯(lián)系電信公司對(duì)該基站進(jìn)行關(guān)斷測(cè)試，電信公司關(guān)閉該5G基站后，干擾信號(hào)消失，受干擾的電視節(jié)目恢復(fù)正常，開(kāi)啟基站后，干擾信號(hào)復(fù)現(xiàn)，電視節(jié)目圖像出現(xiàn)馬賽克。最終確認(rèn)，此次干擾為該電信5G基站造成。

按照工信部印發(fā)《3000-5000MHz頻段第五代移動(dòng)通信基站與衛(wèi)星地球站等無(wú)線(xiàn)電臺(tái)（站）干擾協(xié)調(diào)管理辦法》文件規(guī)定[3]，揚(yáng)州市無(wú)線(xiàn)電管理機(jī)構(gòu)召開(kāi)了協(xié)調(diào)會(huì)。會(huì)議明確由電信公司對(duì)廣電衛(wèi)星地球站前段進(jìn)行改造，加裝濾波器以消除干擾。事后，無(wú)線(xiàn)電監(jiān)測(cè)站技術(shù)人員開(kāi)展了比對(duì)測(cè)試，測(cè)試發(fā)現(xiàn)，干擾現(xiàn)象已完全消除。

（二）判斷干擾產(chǎn)生原因

從廣電站衛(wèi)星地球站外部來(lái)看，3700MHz-4200MHz無(wú)明顯外界干擾，考慮干擾來(lái)自?xún)?nèi)部信號(hào)。高頻頭接收到衛(wèi)星信號(hào)后，經(jīng)過(guò)放大變頻為接收機(jī)可以接收的L波段信號(hào)，最后接收機(jī)通過(guò)處理信號(hào)播放音頻和畫(huà)面。市廣電衛(wèi)星地球站接收機(jī)通道3700MHz-4200MHz信號(hào)經(jīng)過(guò)高頻頭60dB信號(hào)放大后，下變頻到950MHz-1450MHz，但衛(wèi)星地球站高頻頭之前的濾波器接收范圍為3400MHz-4200MHz， 所以電信5G信號(hào)3400MHz-3500MHz也會(huì)落入高頻頭接收頻帶，放大混頻后產(chǎn)生互調(diào)，造成衛(wèi)星電視信號(hào)頻段底噪抬高，導(dǎo)致信噪比降低，誤碼率增加，發(fā)生干擾。高頻頭變頻后的信號(hào)測(cè)試如下：

其中紅色箭頭之間為衛(wèi)星地球站接收機(jī)有用信號(hào)，兩個(gè)綠色箭頭之間為電信5G信號(hào)經(jīng)過(guò)高頻頭下變頻放大后的信號(hào)。此大信號(hào)會(huì)落入衛(wèi)星地球站接收機(jī)，使接收機(jī)進(jìn)入自干擾狀態(tài)，影響信號(hào)的BER性能。

（三）干擾解決建議方案

為應(yīng)對(duì)5G 基站對(duì)C頻段廣播電視衛(wèi)星接收設(shè)備的干擾，國(guó)家廣播電視總局聯(lián)合運(yùn)營(yíng)商發(fā)布了《C波段廣播電視衛(wèi)星接收站與5G基站干擾協(xié)調(diào)實(shí)施辦法（試行）》，給出了相應(yīng)的計(jì)劃建議和解決辦法 [4]。

C頻段廣播電視衛(wèi)星接收站應(yīng)對(duì)5G基站相關(guān)干擾采用多種方式，核心宗旨是設(shè)法減小5G信號(hào)進(jìn)入衛(wèi)星接收機(jī)的功率，并通過(guò)技術(shù)改造的方法減小對(duì)原有衛(wèi)星接收信號(hào)的影響。目前，可以選擇以下幾種可行的方式解決5G基站產(chǎn)生的干擾。

1.加裝抗干擾帶通濾波器。加裝抗干擾帶通濾波器能夠識(shí)別接收信號(hào)，提升信號(hào)接收的準(zhǔn)確性。通過(guò)分析5G頻譜情況我們知道，LNB會(huì)錯(cuò)誤接收5G信號(hào)放大變頻，從而導(dǎo)致干擾問(wèn)題的出現(xiàn)。通過(guò)加裝抗干擾帶通濾波器，對(duì)5G信號(hào)頻段（3400MHz-3600MHz）進(jìn)行抑制，可以從根本上消除5G信號(hào)干擾[5]。

2.更換高品質(zhì)窄帶高頻頭。廣電部門(mén)早期配備的高頻頭（LNB）大部分是3400-4200MHz， 造成正常的5G信道落入了LNB的工作頻帶?？梢酝ㄟ^(guò)更換高品質(zhì)窄帶高頻頭（3700MHz-4200MHz）的方式，濾掉相鄰的5G頻段，增強(qiáng)高頻頭接收信號(hào)的性能，減少5G基站信號(hào)的干擾[6]。

3.減小5G信號(hào)被接收功率。可與運(yùn)營(yíng)商溝通協(xié)調(diào)，通過(guò)降低5G基站發(fā)射功率、調(diào)整5G系統(tǒng)下傾角或最大輻射方向、更換基站位置、避讓衛(wèi)星地球站接收天線(xiàn)的主瓣方向等方式，減小5G信號(hào)被廣電衛(wèi)星地球站接收的功率，從而有效減小5G基站信號(hào)對(duì)廣電衛(wèi)星地球站的干擾。

4.加裝屏蔽阻斷反射網(wǎng)。廣電衛(wèi)星地球站接收端通過(guò)增加屏蔽網(wǎng)的方式，只接收主瓣方向信號(hào)，屏蔽其他方向上的各類(lèi)干擾信號(hào)，從而減小5G信號(hào)的干擾。實(shí)踐應(yīng)用中，通過(guò)增加屏蔽網(wǎng)的方式，將干擾信號(hào)反射出去，從而取得良好的抗干擾效果[7]。

5.建立相應(yīng)的協(xié)調(diào)溝通機(jī)制。無(wú)管機(jī)構(gòu)作為無(wú)線(xiàn)電管理部門(mén)，應(yīng)當(dāng)要求地方運(yùn)營(yíng)商在建設(shè)5G基站之前向當(dāng)?shù)責(zé)o線(xiàn)電管理機(jī)構(gòu)備案，同時(shí)積極向廣電相關(guān)部門(mén)了解該地區(qū)已架設(shè)衛(wèi)星地球站的具體信息，根據(jù)后建讓先建的原則，采取相關(guān)措施，避免對(duì)原有合法在用頻臺(tái)站產(chǎn)生干擾。無(wú)線(xiàn)電管理機(jī)構(gòu)要做好雙方的協(xié)調(diào)溝通工作，讓頻譜資源發(fā)揮最大價(jià)值。

三、結(jié)束語(yǔ)

隨著5G公眾移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的迅速鋪開(kāi)，5G基站的數(shù)量也將迅速增加，極易產(chǎn)生相關(guān)干擾。各地運(yùn)營(yíng)商在架設(shè)5G基站過(guò)程中要與廣電部門(mén)加強(qiáng)溝通協(xié)調(diào)，考慮區(qū)域的電磁兼容性，必要情況下，可通過(guò)加裝抗干擾帶通濾波器或更換高頻頭等方式解決干擾問(wèn)題。

作者單位：周崢? ? 揚(yáng)州市無(wú)線(xiàn)電管理監(jiān)測(cè)站

參? 考? 文? 獻(xiàn)

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[3]工業(yè)和信息化部.3000-5000MHz頻段第五代移動(dòng)通信基站與衛(wèi)星地球站等無(wú)線(xiàn)電臺(tái)（站）干擾協(xié)調(diào)管理辦法[S].工信部無(wú)〔2018〕266號(hào).

[4]國(guó)家廣播電視總局，中國(guó)電信集團(tuán)有限公司，中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團(tuán)有限公司.C波段廣播電視衛(wèi)星接收站與5G基站干擾協(xié)調(diào)實(shí)施辦法（試行）[S].

[5]楊躍華.C波段衛(wèi)星信號(hào)抗5G干擾措施應(yīng)用的新進(jìn)展[J].中國(guó)有線(xiàn)電視，2019（9）：953-955.

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