白亮

【摘要】隨著社會的快速發(fā)展，越來越多的5G基站在不斷的建設，此種狀況下需要迫切地解決5G基站對C波段衛(wèi)星信號產(chǎn)生的干擾問題。出現(xiàn)此種狀況的主要原因是由于我國電信和聯(lián)通所使用的5G信號頻率和C波段衛(wèi)星信號有重疊的部分，此種狀況會出現(xiàn)相互干擾的現(xiàn)象。本文簡單分析了其干擾產(chǎn)生的原因，并根據(jù)實際狀況提出了相應措施，以期能夠為相關人員提供參考。

【關鍵詞】5G干擾信號；C波段衛(wèi)星信號；應對措施

中圖分類號：TN929? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2023.09.011

現(xiàn)階段，對于任何國家來說，5G都是比較重要的戰(zhàn)略部署，在2019年6月6日，我國工信部分別給中國廣電、中國移動、中國聯(lián)通以及中國電信分發(fā)了5G業(yè)務，之后四大運營商在市場上迅速擴張5G業(yè)務，建立了大量的5G基站，而這些5G基站對C波段衛(wèi)星信號有著不同程度的干擾，在此種狀況下工信部發(fā)布了《3000-5000MHz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)管理辦法》，其中提出了相應的解決策略，使得當前的5G業(yè)務得到了更好的發(fā)展，在我國得到迅速的擴張。

1. 5G基站對C波段衛(wèi)星信號的干擾因素

根據(jù)衛(wèi)星接收系統(tǒng)的設備組成，本階段采用的設備狀況以及國際電聯(lián)ITU-RS.2199-0報告，當進入衛(wèi)星接收站的干擾信號總功率超過-60dBm時，低噪聲變頻放大器（以下簡稱LNB）將產(chǎn)生飽和干擾。根據(jù)現(xiàn)場采集的信號和后期的測試，造成干擾的一個可能原因是轉(zhuǎn)換到接收機的L波段5G信號功率過高。當進入LNB的5G干擾信號功率接近-60dBm時，L波段輸出信號功率可達0dBm。根據(jù)廣播電視行業(yè)標準GY/T148-2000《衛(wèi)星數(shù)字電視接收機技術(shù)要求》，衛(wèi)星接收機輸入電平的自適應范圍為? ? ?-65～-30dBm。過高的輸入電平會對下一級衛(wèi)星接收機產(chǎn)生飽和干擾或阻塞干擾。

在我國，C波段中星6A和中星6B衛(wèi)星主要用于廣播和電視衛(wèi)星信號接收。C波段下行頻率為3625MHz～4200MHz，而四大電信運營商的5G頻譜分配在頻率上非常接近衛(wèi)星C波段下行3625MHz～4200MHz。四大運營商的5G頻譜劃分和C波段下行頻率如圖1所示。

廣播電視行業(yè)使用的高頻頭頻率工作范圍大多在3400MHz～4200MHz之間。由于5G基站傳輸?shù)男盘枏姸冗h高于C波段衛(wèi)星信號，且寬帶高頻頭的接收范圍與中國聯(lián)通、中國電信的5G頻譜只是部分重疊，5G信號容易干擾附近C波段衛(wèi)星接收站（站）的信號，容易產(chǎn)生鄰頻干擾和同頻干擾，衛(wèi)星接收機無法正常鎖定信號，造成嚴重的誤碼、馬賽克、圖像黑場等現(xiàn)象，影響信號的正常接收。用頻譜分析儀檢測擾動信號，波形有異常峰。

2. 5G基站對C波段衛(wèi)星信號干擾原理

2.1 干擾現(xiàn)象與頻譜特征

當5G信號不受干擾時，衛(wèi)星節(jié)目接收良好，信標強度和參考信道解調(diào)裕度均在標準范圍內(nèi)。在受到干擾的情況下，衛(wèi)星接收電視信號的馬賽克現(xiàn)象不斷，服務器頻繁報警。用頻譜儀仔細觀察L波段下行信號，發(fā)現(xiàn)載波的功率值和形狀都是正常的，但在載波頻譜上會隨機出現(xiàn)小的干擾“毛刺”。干擾功率不高，但隨機頻率高，位置不固定。馬賽克和其他解碼異常是由這些干擾引起的。然后用頻譜儀隨機觀察頻段上其他幾個點的頻譜：無論是基噪聲還是載波信號，都出現(xiàn)了“毛刺”。這種干擾幾乎發(fā)生在整個下行頻帶。

2.2 5G干擾現(xiàn)象特點

5G基站干擾現(xiàn)象并不總是存在，干擾強度變化較大，會隨著時間和業(yè)務條件的變化而變化。當基站空載時，電視轉(zhuǎn)播中馬賽克較少，為間歇性干擾；當5G終端與基站建立連接并滿負荷下載時，干擾最嚴重，屬于連續(xù)干擾。5G基站干擾通常具有很大的不確定性，因為當基站空載時，5G基站對衛(wèi)星地面站的干擾并不明顯，可以通過簡單的手段消除。當5G終端與基站建立連接時，將會發(fā)生嚴重的干擾。隨著5G手機的普及，這種不確定性將變得更加明顯。5G基站的干擾形式多樣。在實際的干擾環(huán)境中，可以發(fā)現(xiàn)5G信號對衛(wèi)星接收信號的干擾是可變的。有的受垂直極化接收的影響，水平偏極化收到的信號正常，有的則相反。在某些情況下，水平極化方向和垂直極化方向接收的信號受到不同程度的影響。相鄰頻率干擾信號對不同C波段頻率有不同的干擾。

2.3 對干擾原理的判斷分析

因為5G頻段（3.4GHz～3.6GHz）非常接近的C波段（3.7GHz～4.2GHz），如果5G干擾信號的總功率大于C波段衛(wèi)星接收到的衛(wèi)星信號，兩個信號將發(fā)送到LNB同時，將高靈敏度和高干擾信號低噪聲放大器的飽和放大狀態(tài)，也會導致兩者的相互調(diào)制信號不正常工作，嚴重的會燒毀高頻頭；另一方面，廣播電視衛(wèi)星接收機的輸入信號有嚴格的要求，只適用于-65dBm～-30dBm的電平范圍。如果高頻頭輸出的信號太強，接收機會出現(xiàn)飽和干擾和阻塞干擾，造成無線電信號的數(shù)字噪聲、干擾等問題；如果是視頻節(jié)目，拼接會出現(xiàn)拼接問題；如果傳輸數(shù)據(jù)，錯誤率將會增加。

5G基站對C波段衛(wèi)星地面站的干擾通常是由連接到衛(wèi)星接收LNB的5G下行信號引起的LNB飽和失真引起的。判斷飽和失真的依據(jù)是：①衛(wèi)星地面站使用的LNB工作頻率范圍為3.4～4.2GHz，5G移動通信干擾源頻率范圍為3.5～3.6GHz，在其工作頻段內(nèi)，LNB的P1dB壓縮點為9dBm，增益為62dB。當LNB串聯(lián)的5G信號功率超過9-1-62=-54dBm時，會發(fā)生飽和失真。②根據(jù)運營商技術(shù)人員提供的信息，假設1km處傳輸功率為-10W的5G基站，覆蓋天線增益為15dBi。根據(jù)無線電波自由空間傳輸損耗公式：L=32.5+20lgF+20lgD=103.38dB（L為無線電自由空間傳輸損耗，F(xiàn)為無線電頻率，單位為MHz，D為傳輸距離，單位為km），則衛(wèi)星接收處5G信號在自由空間的接收強度約為40+15-103=-48dBm。③即使不計算基站在衛(wèi)星天線圖某旁瓣所帶來的增益和5G信號的峰均比（PAPR），在空間中直接耦合到LNB的5G下行信號也足以引起LNB飽和失真。④當輸入信號過大時，飽和失真會造成信號嚴重失真，放大器的非線性會在各個頻段造成較大的雜波。由于5G調(diào)制信號會隨著業(yè)務實時變化，產(chǎn)生的雜波的頻譜位置也會隨時變化。這與寬頻段內(nèi)頻繁出現(xiàn)的低功率雜波現(xiàn)象是一致的。

3. 5G基站對C波段衛(wèi)星信號干擾應對措施

某廣播電臺和電視臺先后安裝了窄帶濾波器和窄帶高頻頭，它們在使用效果上各不相同。隨著5G業(yè)務的全面發(fā)展，5G干擾是C波段衛(wèi)星接收站面臨的新問題，也是廣播電視行業(yè)普遍存在的問題。早在2019年，廣電總局就發(fā)布了關于衛(wèi)星接收站與5G基站干擾協(xié)調(diào)的文件。目前，移動運營商和廣播電視行業(yè)普遍采取的最有效的抗干擾措施是為C波段衛(wèi)星接收天線安裝窄帶抗干擾濾波器或窄帶抗干擾高頻頭，基本可以解決干擾問題。

3.1 抗干擾帶通濾波器

目前國內(nèi)有很多廠家生產(chǎn)C波段窄帶濾波器，工作頻率范圍為3700MHz～4200MHz，可以有效屏蔽C波段以外的干擾信號。重慶廣播電視臺采用WDFPC3700-BD001窄帶濾波器。雖然安裝窄帶濾波器可以解決干擾問題，但更換成本高，操作復雜。主要問題是窄帶濾波器有一定的重量，會對高頻頭支柱產(chǎn)生一定的壓力，方位角容易變化；高頻頭和濾波器之間有一段間隙。5G信號會從縫隙進入高頻頭，仍然會有一些干擾。解決辦法是在過濾器和高頻頭之間加幾層鋁箔。

3.2 更換窄帶高頻頭

窄帶高頻頭集濾波器和高頻頭功能于一體，專為抗5G干擾而生產(chǎn)，頻率范圍為3700MHz～4200MHz。從使用窄帶高頻頭的效果來看，確實可以起到很好地抗干擾效果。不僅如此，窄帶高頻頭重量輕，饋源支撐桿受力小，不易改變方向。最重要的是它易于安裝。根據(jù)標記更換原高頻頭即可。目前我覺得使用窄帶高頻頭是解決5G信號干擾的最佳選擇。但也有人認為窄帶高頻頭容易損壞，這一點還有待證實。

安裝窄帶濾波器和更換窄帶高頻頭都不容易。理論上按照要求進行安裝改造是可以的，但在實際工作中會遇到各種問題。如果不注意細節(jié)，可能不會一次成功。綜上所述有五點預防措施。首先拆除電纜、舊高頻頭和饋源后，在新饋源上標記前后位置，應與原新饋源相同。其次是安裝新的饋電、高頻頭和濾波器。連接線纜后，檢查衛(wèi)星接收信號是否正常。最后打開5G信號，再次檢查衛(wèi)星接收信號是否正常；檢查電纜接頭防水處理情況，扎緊電纜。如果將原有的雙極化單輸出高頻頭更換為雙饋源單極化單輸出的高頻頭，則需要增加一根電纜。同時，衛(wèi)星接收設備需要將本振頻率改為5150MHz；如果是雙極化雙輸出，更換前請在原高頻頭及進給前后位置上標明“0”刻度（垂直極化）方向位置。如果原雙極化高頻頭的本振頻率為5750MHz，更換新的高頻頭后，需要在衛(wèi)星接收設備中將本振頻率改為5150MHz。

4. 5G信號對C波段衛(wèi)星地球站干擾的有效處置策略

當前，在我國5G業(yè)務得到了迅速擴張，并已經(jīng)進入到了一個全新的發(fā)展階段，在各行各業(yè)中得到了廣泛應用，而對于C波段衛(wèi)星信號干擾方面的問題，是當前5G業(yè)務發(fā)展過程中需要迫切解決的問題。雖然在2019年我國就發(fā)布了相應的解決措施，且得到了有效的實踐，能夠?qū)Ω蓴_問題進行解決，但是實際解決方案的優(yōu)勢還需要通過具體的運用結(jié)果進行有效的分析。

因為C波段衛(wèi)星信號干擾問題涉及到兩方，所以需要根據(jù)狀況做好相關工作的處理，主要可以從以下幾個方面進行。首先要做好溝通工作，各個業(yè)務部門以及使用部門需要做好溝通與對接工作，各個部門都要充分地掌握好5G基站整體的部署方案。其次，可以采取安裝C頻段濾波器方式，此種方式在具體操作上比較容忍你故意，但是在抗干擾能力方面還有著一定的不足，針對此種問題可以更換窄帶高頻頭，并加裝L頻段濾波器，此種方式能夠有效的對5G基站發(fā)射功率進行降低。除此之外還可以通過更換5G基站的位置來改善干擾問題。

衛(wèi)星地面站可與實際運行的基站相結(jié)合，根據(jù)實際干擾情況，可根據(jù)干擾協(xié)調(diào)協(xié)議增加C波段濾波器?，F(xiàn)階段，除了一個電視衛(wèi)星地面站的兩個天線安裝在不合適的位置外，其他12個天線都安裝了濾波器。在此基礎上，對臺站內(nèi)各天線安裝濾波器后的頻譜進行了觀測，發(fā)現(xiàn)其中沒有干擾信號，顯示出良好的濾波效果，可有效濾除3700MHz～4200MHz波段的干擾信號。另外，通過對安裝濾波器前后衛(wèi)星接收機的信噪比進行檢查比較，可以發(fā)現(xiàn)安裝濾波器后，接收到的衛(wèi)星信號、電視節(jié)目畫面等的誤碼率均無異常情況，說明安裝濾波器符合保護要求。

完成相關處置措施后，通過綜合檢測某電視衛(wèi)星地面站的相鄰5G信號，跟蹤干擾信號變化，驗證抗干擾效果，即可記錄并獲得最新的5G信號實時頻譜。同時，從中國電信獲取的5G信號實時頻譜可以看出，5G信號頻譜與未采取有效防護措施前相比有明顯差異，而中國聯(lián)通5G信號頻譜沒有明顯變化。此外，通過與5G終端的有效連接，在5G終端滿負荷下載時，基站頻率增加，導致5G終端信號功率顯著增加，干擾信號強度顯著增加。但通過對電視衛(wèi)星地面站衛(wèi)星接收系統(tǒng)頻譜的觀測，沒有發(fā)現(xiàn)明顯地干擾，可以說明電視衛(wèi)星地面站已經(jīng)初步解決了5G信號干擾問題。

5. 結(jié)束語

本文主要針對當前5G基站對C波段衛(wèi)星信號產(chǎn)生的影響進行了簡單的分析，在此基礎上提出了相應解決策略，并得到了良好的使用?，F(xiàn)階段通信技術(shù)得到了快速發(fā)展，使得5G業(yè)務規(guī)模不斷擴張，接下來，我們將面臨更多的問題，需要相關研究人員加大此方面的研究，對現(xiàn)有問題提出有效的解決策略。其中在信號干擾方面，需要做好各大運營商之間的協(xié)調(diào)工作，并做好對相關工作人員做好培訓工作，找到更多新的方式對干擾問題進行解決，保證5G通信能夠得到更加穩(wěn)定的運行。當前我們堅定的認為，在5G方面所面臨的問題能夠得到有效的解決，在社會發(fā)展過程中會找到更多的新技術(shù)對5G技術(shù)的性能進行提升，使得5G技術(shù)得到更加穩(wěn)定的運用。

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