白亮
【摘要】随着社会的快速发展，越来越多的5G基站在不断的建设，此种状况下需要迫切地解决5G基站对C波段卫星信号产生的干扰问题。出现此种状况的主要原因是由于我国电信和联通所使用的5G信号频率和C波段卫星信号有重叠的部分，此种状况会出现相互干扰的现象。本文简单分析了其干扰产生的原因，并根据实际状况提出了相应措施，以期能够为相关人员提供参考。
【关键词】5G干扰信号；
C波段卫星信号；
应对措施
中图分类号：TN929 文献标识码：A DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2023.09.011
现阶段，对于任何国家来说，5G都是比较重要的战略部署，在2019年6月6日，我国工信部分别给中国广电、中国移动、中国联通以及中国电信分发了5G业务，之后四大运营商在市场上迅速扩张5G业务，建立了大量的5G基站，而这些5G基站对C波段卫星信号有着不同程度的干扰，在此种状况下工信部发布了《3000-5000MHz频段第五代移动通信基站与卫星地球站等无线电台（站）干扰协调管理办法》，其中提出了相应的解决策略，使得当前的5G业务得到了更好的发展，在我国得到迅速的扩张。
1. 5G基站对C波段卫星信号的干扰因素
根据卫星接收系统的设备组成，本阶段采用的设备状况以及国际电联ITU-RS.2199-0报告，当进入卫星接收站的干扰信号总功率超过-60dBm时，低噪声变频放大器（以下简称LNB）将产生饱和干扰。根据现场采集的信号和后期的测试，造成干扰的一个可能原因是转换到接收机的L波段5G信号功率过高。当进入LNB的5G干扰信号功率接近-60dBm时，L波段输出信号功率可达0dBm。根据广播电视行业标准GY/T148-2000《卫星数字电视接收机技术要求》，卫星接收机输入电平的自适应范围为 -65～-30dBm。过高的输入电平会对下一级卫星接收机产生饱和干扰或阻塞干扰。
在我国，C波段中星6A和中星6B卫星主要用于广播和电视卫星信号接收。C波段下行频率为3625MHz～4200MHz，而四大电信运营商的5G频谱分配在频率上非常接近卫星C波段下行3625MHz～4200MHz。四大运营商的5G频谱划分和C波段下行频率如图1所示。
广播电视行业使用的高频头频率工作范围大多在3400MHz～4200MHz之间。由于5G基站传输的信号强度远高于C波段卫星信号，且宽带高频头的接收范围与中国联通、中国电信的5G频谱只是部分重叠，5G信号容易干扰附近C波段卫星接收站（站）的信号，容易产生邻频干扰和同频干扰，卫星接收机无法正常锁定信号，造成严重的误码、马赛克、图像黑场等现象，影响信号的正常接收。用频谱分析仪检测扰动信号，波形有异常峰。
2. 5G基站对C波段卫星信号干扰原理
2.1 干扰现象与频谱特征
当5G信号不受干扰时，卫星节目接收良好，信标强度和参考信道解调裕度均在标准范围内。在受到干扰的情况下，卫星接收电视信号的马赛克现象不断，服务器频繁报警。用频谱仪仔细观察L波段下行信号，发现载波的功率值和形状都是正常的，但在载波频谱上会随机出现小的干扰“毛刺”。干扰功率不高，但随机频率高，位置不固定。马赛克和其他解码异常是由这些干扰引起的。然后用频谱仪随机观察频段上其他几个点的频谱：无论是基噪声还是载波信号，都出现了“毛刺”。这种干扰几乎发生在整个下行频带。
2.2 5G干扰现象特点
5G基站干扰现象并不总是存在，干扰强度变化较大，会随着时间和业务条件的变化而变化。当基站空载时，电视转播中马赛克较少，为间歇性干扰；
当5G终端与基站建立连接并满负荷下载时，干扰最严重，属于连续干扰。5G基站干扰通常具有很大的不确定性，因为当基站空载时，5G基站对卫星地面站的干扰并不明显，可以通过简单的手段消除。当5G终端与基站建立连接时，将会发生严重的干扰。随着5G手机的普及，这种不确定性将变得更加明显。5G基站的干扰形式多样。在实际的干扰环境中，可以发现5G信号对卫星接收信号的干扰是可变的。有的受垂直极化接收的影响，水平偏极化收到的信号正常，有的则相反。在某些情况下，水平极化方向和垂直极化方向接收的信号受到不同程度的影响。相邻频率干扰信号对不同C波段频率有不同的干扰。
2.3 对干扰原理的判断分析
因为5G频段（3.4GHz～3.6GHz）非常接近的C波段（3.7GHz～4.2GHz），如果5G干扰信号的总功率大于C波段卫星接收到的卫星信号，两个信号将发送到LNB同时，将高灵敏度和高干扰信号低噪声放大器的饱和放大状态，也会导致两者的相互调制信号不正常工作，严重的会烧毁高频头；
另一方面，广播电视卫星接收机的输入信号有严格的要求，只适用于-65dBm～-30dBm的电平范围。如果高频头输出的信号太强，接收机会出现饱和干扰和阻塞干扰，造成无线电信号的数字噪声、干扰等问题；
如果是视频节目，拼接会出现拼接问题；
如果传输数据，错误率将会增加。
5G基站对C波段卫星地面站的干扰通常是由连接到卫星接收LNB的5G下行信号引起的LNB饱和失真引起的。判斷饱和失真的依据是：①卫星地面站使用的LNB工作频率范围为3.4～4.2GHz，5G移动通信干扰源频率范围为3.5～3.6GHz，在其工作频段内，LNB的P1dB压缩点为9dBm，增益为62dB。当LNB串联的5G信号功率超过9-1-62=-54dBm时，会发生饱和失真。②根据运营商技术人员提供的信息，假设1km处传输功率为-10W的5G基站，覆盖天线增益为15dBi。根据无线电波自由空间传输损耗公式：L=32.5+20lgF+20lgD=103.38dB（L为无线电自由空间传输损耗，F为无线电频率，单位为MHz，D为传输距离，单位为km），则卫星接收处5G信号在自由空间的接收强度约为40+15-103=-48dBm。③即使不计算基站在卫星天线图某旁瓣所带来的增益和5G信号的峰均比（PAPR），在空间中直接耦合到LNB的5G下行信号也足以引起LNB饱和失真。④当输入信号过大时，饱和失真会造成信号严重失真，放大器的非线性会在各个频段造成较大的杂波。由于5G调制信号会随着业务实时变化，产生的杂波的频谱位置也会随时变化。这与宽频段内频繁出现的低功率杂波现象是一致的。
3. 5G基站对C波段卫星信号干扰应对措施
某广播电台和电视台先后安装了窄带滤波器和窄带高频头，它们在使用效果上各不相同。随着5G业务的全面发展，5G干扰是C波段卫星接收站面临的新问题，也是广播电视行业普遍存在的问题。早在2019年，广电总局就发布了关于卫星接收站与5G基站干扰协调的文件。目前，移动运营商和广播电视行业普遍采取的最有效的抗干扰措施是为C波段卫星接收天线安装窄带抗干扰滤波器或窄带抗干扰高频头，基本可以解决干扰问题。
3.1 抗干扰带通滤波器
目前国内有很多厂家生产C波段窄带滤波器，工作频率范围为3700MHz～4200MHz，可以有效屏蔽C波段以外的干扰信号。重庆广播电视台采用WDFPC3700-BD001窄带滤波器。虽然安装窄带滤波器可以解决干扰问题，但更换成本高，操作复杂。主要问题是窄带滤波器有一定的重量，会对高频头支柱产生一定的压力，方位角容易变化；
高频头和滤波器之间有一段间隙。5G信号会从缝隙进入高频头，仍然会有一些干扰。解决办法是在过滤器和高频头之间加几层铝箔。
3.2 更换窄带高频头
窄带高頻头集滤波器和高频头功能于一体，专为抗5G干扰而生产，频率范围为3700MHz～4200MHz。从使用窄带高频头的效果来看，确实可以起到很好地抗干扰效果。不仅如此，窄带高频头重量轻，馈源支撑杆受力小，不易改变方向。最重要的是它易于安装。根据标记更换原高频头即可。目前我觉得使用窄带高频头是解决5G信号干扰的最佳选择。但也有人认为窄带高频头容易损坏，这一点还有待证实。
安装窄带滤波器和更换窄带高频头都不容易。理论上按照要求进行安装改造是可以的，但在实际工作中会遇到各种问题。如果不注意细节，可能不会一次成功。综上所述有五点预防措施。首先拆除电缆、旧高频头和馈源后，在新馈源上标记前后位置，应与原新馈源相同。其次是安装新的馈电、高频头和滤波器。连接线缆后，检查卫星接收信号是否正常。最后打开5G信号，再次检查卫星接收信号是否正常；
检查电缆接头防水处理情况，扎紧电缆。如果将原有的双极化单输出高频头更换为双馈源单极化单输出的高频头，则需要增加一根电缆。同时，卫星接收设备需要将本振频率改为5150MHz；
如果是双极化双输出，更换前请在原高频头及进给前后位置上标明“0”刻度（垂直极化）方向位置。如果原双极化高频头的本振频率为5750MHz，更换新的高频头后，需要在卫星接收设备中将本振频率改为5150MHz。
4. 5G信号对C波段卫星地球站干扰的有效处置策略
当前，在我国5G业务得到了迅速扩张，并已经进入到了一个全新的发展阶段，在各行各业中得到了广泛应用，而对于C波段卫星信号干扰方面的问题，是当前5G业务发展过程中需要迫切解决的问题。虽然在2019年我国就发布了相应的解决措施，且得到了有效的实践，能够对干扰问题进行解决，但是实际解决方案的优势还需要通过具体的运用结果进行有效的分析。
因为C波段卫星信号干扰问题涉及到两方，所以需要根据状况做好相关工作的处理，主要可以从以下几个方面进行。首先要做好沟通工作，各个业务部门以及使用部门需要做好沟通与对接工作，各个部门都要充分地掌握好5G基站整体的部署方案。其次，可以采取安装C频段滤波器方式，此种方式在具体操作上比较容忍你故意，但是在抗干扰能力方面还有着一定的不足，针对此种问题可以更换窄带高频头，并加装L频段滤波器，此种方式能够有效的对5G基站发射功率进行降低。除此之外还可以通过更换5G基站的位置来改善干扰问题。
卫星地面站可与实际运行的基站相结合，根据实际干扰情况，可根据干扰协调协议增加C波段滤波器。现阶段，除了一个电视卫星地面站的两个天线安装在不合适的位置外，其他12个天线都安装了滤波器。在此基础上，对台站内各天线安装滤波器后的频谱进行了观测，发现其中没有干扰信号，显示出良好的滤波效果，可有效滤除3700MHz～4200MHz波段的干扰信号。另外，通过对安装滤波器前后卫星接收机的信噪比进行检查比较，可以发现安装滤波器后，接收到的卫星信号、电视节目画面等的误码率均无异常情况，说明安装滤波器符合保护要求。
完成相关处置措施后，通过综合检测某电视卫星地面站的相邻5G信号，跟踪干扰信号变化，验证抗干扰效果，即可记录并获得最新的5G信号实时频谱。同时，从中国电信获取的5G信号实时频谱可以看出，5G信号频谱与未采取有效防护措施前相比有明显差异，而中国联通5G信号频谱没有明显变化。此外，通过与5G终端的有效连接，在5G终端满负荷下载时，基站频率增加，导致5G终端信号功率显著增加，干扰信号强度显著增加。但通过对电视卫星地面站卫星接收系统频谱的观测，没有发现明显地干扰，可以说明电视卫星地面站已经初步解决了5G信号干扰问题。
5. 结束语
本文主要针对当前5G基站对C波段卫星信号产生的影响进行了简单的分析，在此基础上提出了相应解决策略，并得到了良好的使用。现阶段通信技术得到了快速发展，使得5G业务规模不断扩张，接下来，我们将面临更多的问题，需要相关研究人员加大此方面的研究，对现有问题提出有效的解决策略。其中在信号干扰方面，需要做好各大运营商之间的协调工作，并做好对相关工作人员做好培训工作，找到更多新的方式对干扰问题进行解决，保证5G通信能够得到更加稳定的运行。当前我们坚定的认为，在5G方面所面临的问题能够得到有效的解决，在社会发展过程中会找到更多的新技术对5G技术的性能进行提升，使得5G技术得到更加稳定的运用。
参考文献：
[1]朱克俊，刘至洋，赖东民.卫星广播电视接收站缓解5G干扰压力测试与分析[J].广播电视网络，2022，29（11）：53-55.
[2]李明.C波段中波广播转播台抗5G基站干扰分析及实践[J].电声技术，2021，45（08）：25-30.
[3]彭戈，杨耀，帅彬彬，魏镜西.5G基站对通信卫星的干扰解决方案分析[J].数字通信世界，2021（07）：125-126，128.
[4]赵国栋.5G频段对地面C波段接收干扰的基站识别和解决措施[J].广播电视网络，2021，28（03）：24-26.
[5]陈岩.移动通信基站对卫星固定业务的干扰分析[J].中国无线电，2021（02）：36-38.
猜你喜欢高频头窄带干扰信号正弦采样信号中单一脉冲干扰信号的快速剔除实践方法电气技术(2021年3期)2021-03-26基于粒子群算法的光纤通信干扰信号定位方法通信电源技术(2020年22期)2020-03-27热轧窄带钢Q345B微合金化生产实践山东冶金(2019年1期)2019-03-30无线通信中频线路窄带临界调试法及其应用电子制作(2017年19期)2017-02-02浅析监控干扰信号的优化处置措施工业设计(2016年6期)2016-04-17KU波段圆极化高频头性能分析西部广播电视(2015年6期)2016-01-16相参雷达典型干扰信号产生及关键技术海军航空大学学报(2015年4期)2015-02-27高频头防雷击的一点尝试学校教育研究(2014年23期)2014-10-21基于压缩感知的窄带干扰重构与消除电视技术(2014年19期)2014-03-11基于边带相关置换的BDS抗窄带干扰算法现代防御技术(2014年5期)2014-02-28