5G基站与广电卫星接收干扰应对措施

摘要：随着许多城市5G基站的大规模建设，5G通信基站信号对广电卫星接收的干扰问题也日益凸显。本文对5G信号干扰卫星电视C频段分析，并提出在卫星电视接收器上加装抗5G干扰的带通滤波器、更换抗5G信号干扰的高频头以及安装屏蔽阻断反射网等消除信号干扰，确保了广电卫星能够正常提供服务。

关键词：基站；5G；广电卫星；干扰

近年来，我国很多城市的5G通信基站正在大规模建设，电信、移动和联通三大运营商在各大城市的5G基站布设同样也带来了干扰卫星电视信号问题。目前，5G通信基站干扰最为显著的是卫星地球站C波段信号，也是急需要重视和解决的问题[1-2]。截至2019年7月，我国已经建成的5G基站已超过3.8万个，截至2020年，全国将要建成的5G通信基站将达到13万个。由于5G信号频率与部分地球站C波段频率重叠，卫星地球站C波段的下行信号较易受到同频信号干扰。5G通信基站对C波段卫星讯号的干扰是非常严峻的一个课题，需要对其充分认识，并摸索一套行之有效的解决方案。

15G信号干扰卫星电视C频段分析

5G当前支持多种站型，包括DBS3900、DBS5900等多种，基站硬件主要由机柜、BBU和射频模块组成（见图1）。卫星接收设备的结构特征以及设备的工作状态（卫星地球站C波段频率为3400～4200MHz），而5G通信基站的信号频率位于3400～3600MHz。按照相关报告的研究成果，如果干扰卫星接收站的信号总功率大于-60dBm的情况下，低噪声变频放大器的饱和干扰会十分显著。通过采集现场试验数据和实验室进行的相关分析测试情况，5G通信基站信号干扰的另一个重要原因可能是：L频段的5G信号在发生变频后传递至接收机功率太高[3]，如果5G基站的干扰信号达到LNB功率为-60dBm的水平时，L频段向外输出的功率为0dBm，而广播电视卫星接收机仅可以适应-65～-30dBm的电平范围，如果本级的电平输入功率过高可能会导致下一级的卫星接收机出现饱和干扰及阻塞干扰（见图2）[4]。引起电视图像出现马赛克花屏，严重时电视屏幕完全黑屏。如果是C频段卫星通信天线接收系统，则会影响通信数据误码率增高，数据丢失，无法进行数据通信等现象。2018年底，我国的5G频谱分配方案出台，中国电信、中国移动、中国联通三大电信运营商的频率分配如表1所示。其中，频率位于3400～3500MHz与3500～3600MHz的5G信号，刚好处于广播电视卫星接收器的高频头接收范围中，会造成高频头性能降低。5G基站的试验信号强度远大于卫星C波段信号，当5G信号干扰到卫星接收器高频头会造成卫星接收器处于饱和状态，影响了其他C波段卫星信号的正常接收[5]。

2干扰的应对措施

2.1加装抗5G干扰带通滤波器。卫星带通窄带滤波器，能有效屏蔽C波段接收天线的带外干扰信号，具有低插损、低群延迟（典型值≤8ns）等特点，工作频带范围3700～4200MHz特殊型号。卫星带通滤波器安装在卫星天线馈源和卫星高频头LNB间，以抑制5G通信信号引起的强带外干扰。从目前已规划和正式商用的5G信号频率分配来看，工作频率（3400～3600MHz）刚好处于C波段卫星接收扩展频段，而目前广播电视领域绝大部分使用的高频头频率工作范围是3400～4200MHz，且5G信号的强度要远大于C波段卫星信号，因此，5G信号必定会干扰附近的C波段卫星信号接收[6]。安装卫星滤波器的作用主要是帮助C波段卫星抑制带外5G信号，避免带外强信号对C波段的干扰作用。目前，市场上使用最多的是加拿大Norsat公司的BPF-C-1、BPF-C-2抗干扰滤波器。BPF-C-1工作频率是3700～4200MHz，广泛使用在中星6B、中星6A、亚洲7号，工作在3700～4200MHz转发器的节目接收中；BPF-C-2工作频率是3625～4200MHz，是部分台站及气象监测、军事通信的有3700MHz以下的工作频率上。2.2更换高品质5G干扰卫星高频头。抗干扰的窄带高频头属于频带范围内，频率处于3700～4200MHz的射频信号通过性好，带外频率小于3600MHz时，信号的衰减值约为45dB，特别是信号频率小于3500MHz时，衰减值约为57dB，可以有效抑制轻微的干扰。常用到的高频头有加拿大Norsat公司的Norsat-3120C（3625～4200MHz）、Norsat-5150R、Norsat-5250R、Norsat-3200BPF等。对于一些小口径前馈天线的接收用户，只有轻微干扰的前提下可以选用嘉顿双本振双极性馈源一体化单输出高频头，经过大陆及境外多家电视台站使用实测，由于其工作频带在3700～4200MHz，增益高达62～65dB，可以抑制一些5G通信干扰波。嘉顿抗干扰高频头可以让3700～4200MHz的射频信号通过性较好，带外频率小于3600MHz时，信号的衰减值能够达到约40dB，特别是频率不足3500MHz，信号的衰减值约为55dB[7-8]，可以有效抑制轻微的干扰，特别适合一些小口径前馈天线的抗干扰应急备份。2.3加装屏蔽阻断反射网。针对卫星接收天线，加装天线罩和金属网是最为有效的防干扰设施，天线尽量接收主轴或者主瓣方向信号，其他方向上的各类干扰信号就会被屏蔽掉。选用C\KU兼容的铝制网状反射面把干扰波反射出去（见图3），铝制网状反射面采用高强度S/C/KU铝合金网制造，确保接收各频段的最佳性能，以网状天线S210AM-4P参数为例，具体如表2所示。天线网孔尺寸的合理设计能有效地接收C/KU波段信号，并解决低纬度地区因天线存水而影响接收效果的问题。

3结语

中国大陆3400～4200MHz和4500～5000MHz频段卫星地球站等无线电台（站），广播电视地球站、双向通信地球站、单收地球站约5～10万个涉及广播电视台站、军事、气象、报社、银行、高校、科研机构、证券及电信运营企业等重要行业部门。5G通信基站干扰地球卫星站C波段信号将是行业技术人员一个持久的工作任务和课题，可以通过加装抗5G干扰带通滤波器、更换高品质5G干扰卫星高频头以及加装屏蔽阻断反射网等措施消除干扰，同时还需要人们不断实践、摸索，不同干扰强度、不同区域都有不同的处置手段。

参考文献：

[1]杨跃华.5G干扰C波段卫星信号接收的成因分析及应对措施研究[J].广播与电视技术,2019(6):134-136.

[2]杨晶.C波段卫星接收5G信号干扰一例[J].西部广播电视,2019(4):241-242.

[3]杨跃华.C波段卫星信号抗5G干扰措施应用的新进展[J].中国有线电视,2019(9):953-955.

[4]代明,杨帆,高洋.C频段广播电视卫星接收站抗5G基站干扰测试及实践[J].广播与电视技术,2019(11):23-31.

[5]袁伟.C波段卫星接收受5G干扰排查分析和应对处理[J].数字通信世界,2020(2):170.

[6]梁卫东.C波段卫星地球站受5G系统干扰研究[J].内蒙古广播与电视技术,2019(6):62-64,77.

[7]陈威达.5G的发展及其与广电的融合[J].有线电视技术,2018(7):41-44.

[8]梁刚毅,王国威,朱勤伟.5G通信基站对C波段卫星电视的干扰分析[J].广播与电视技术,2019(11):32-35.

作者:米铭锋 单位:重庆电视发射台