C波段衛(wèi)星系統(tǒng)受5G信號(hào)干擾及解決措施

陳雄偉

（東山電視調(diào)頻轉(zhuǎn)播臺(tái)，甘肅 定西 748400）

0 引言

所謂5G通信，就是指最新一代蜂窩移動(dòng)通訊技術(shù)，伴隨5G信號(hào)步入商用階段，很多城市都開(kāi)啟了5G基站的布設(shè)工作。5G作為新一代的無(wú)線通信技術(shù)，能夠推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)+計(jì)劃，對(duì)于我國(guó)各行各業(yè)發(fā)展具有重要的影響。對(duì)于5G產(chǎn)業(yè)而言，頻譜是非常重要的組成部分，截至到2017年年末，工信部頒布的5G系統(tǒng)的頻段包括三個(gè)，其一是3300～3400MHz（室內(nèi)）、其二是3400～3600MHz、其三是4800～5000MHz。但是由于C波段衛(wèi)星信號(hào)的頻段為3700～4200MHz，擴(kuò)展頻段為3400～3700MHz。C波段衛(wèi)星信號(hào)容易受到5G信號(hào)的干擾，影響其衛(wèi)星信號(hào)的傳遞與接收，導(dǎo)致C波段衛(wèi)星接收信號(hào)載波質(zhì)量下降，誤碼率增高，接收的圖像信息出現(xiàn)馬賽克和聲音抖動(dòng)等現(xiàn)象[1]。針對(duì)5G信號(hào)干擾C波段衛(wèi)星信號(hào)的問(wèn)題，需要對(duì)其干擾原理以及干擾方式進(jìn)行分析，從而設(shè)計(jì)出符合我國(guó)C波段衛(wèi)星信號(hào)抗干擾的解決方案，由此為解決C波段衛(wèi)星信號(hào)抗5G干擾的問(wèn)題提供參考。

1 C波段衛(wèi)星信號(hào)受5G信號(hào)干擾剖析

1.1 C波段衛(wèi)星信號(hào)受干擾的實(shí)際狀況

在2020年一次值班過(guò)程中，突然出現(xiàn)電視節(jié)目馬賽克、花屏，廣播節(jié)目聲音抖動(dòng)，排查高頻頭、衛(wèi)星接收機(jī)及其其他附屬設(shè)備，工作都正常。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，衛(wèi)星信號(hào)接收出現(xiàn)馬賽克、聲音抖動(dòng)等現(xiàn)象，一般有以下幾點(diǎn)原因：一是天線方位角改變；二是高頻頭出現(xiàn)故障；三是天線放大器出現(xiàn)故障；四是存在外界信號(hào)的干擾等。通過(guò)采用頻譜儀對(duì)C波段衛(wèi)星下行信號(hào)進(jìn)行測(cè)試分析，測(cè)試顯示載波的功率值以及信號(hào)全部正常，所收到的干擾信號(hào)不強(qiáng)，干擾功率較低，但是頻次較高，由此引發(fā)接收信號(hào)故障。采用頻譜儀觀測(cè)其頻譜情況，也出現(xiàn)畫面馬賽克以及聲音抖動(dòng)的信號(hào)。在對(duì)頻譜的載波信號(hào)進(jìn)行研究可知，低噪聲和載波信號(hào)明顯出現(xiàn)干擾，產(chǎn)生毛刺等現(xiàn)象。

1.2 排查干擾源

按照經(jīng)驗(yàn)，重新校對(duì)衛(wèi)星接收天線方位角，更換更新新的高頻頭，檢查天線附屬設(shè)備，故障現(xiàn)象仍然沒(méi)有解除，然后又懷疑是不是發(fā)射機(jī)故障，然后第一時(shí)間測(cè)試了發(fā)射機(jī)各項(xiàng)指標(biāo)情況，所有指標(biāo)都在技術(shù)規(guī)定之內(nèi)。利用電視多畫面監(jiān)測(cè)軟件，查看衛(wèi)星接收信源是否正常，通過(guò)單獨(dú)查看衛(wèi)星信源，電視衛(wèi)星信源節(jié)目出現(xiàn)馬賽克和花屏情況。通過(guò)以上幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)排查，初步判斷是外界干擾所為。

對(duì)于信號(hào)而言，下行頻帶出現(xiàn)明顯的干擾，但是由于下行載波功率值以及鏈路增益正常，表明設(shè)備均正常。然后我們就從臺(tái)站周邊尋找干擾源，經(jīng)過(guò)多次、多方詢問(wèn)求證，臺(tái)站附近有一個(gè)5G體驗(yàn)小基站，發(fā)射頻段為3300MHz～3600MHz，功放功率＞10W以上。最后我們協(xié)調(diào)相關(guān)負(fù)責(zé)人，讓其將小基站略微關(guān)停一小會(huì)，當(dāng)關(guān)停基站后，臺(tái)站C波段衛(wèi)星接收節(jié)目全部恢復(fù)正常；當(dāng)基站再次開(kāi)啟后，干擾情況再次出現(xiàn)，畫面和聲音的干擾明顯變強(qiáng)，最終確定C波段衛(wèi)星接收系統(tǒng)信號(hào)是受到5G信號(hào)的影響。

2 C波段衛(wèi)星信號(hào)受5G干擾的要素剖析

為掌握5G信號(hào)對(duì)C波段衛(wèi)星信號(hào)所產(chǎn)生的具體干擾情況，使用有濾波器的普通高頻頭加以比較檢測(cè)，剖析5G信號(hào)的干擾狀況，進(jìn)而掌握5G信號(hào)的有關(guān)影響要素。

2.1 C波段下行接收系統(tǒng)

C波段下行接收系統(tǒng)主要是由接收天線、高頻頭、饋源、衛(wèi)星接收器、光傳輸網(wǎng)絡(luò)等構(gòu)成，下行接收系統(tǒng)為了防止外界干擾信源下行傳出鏈路，通常具備自我保護(hù)功能。通過(guò)異地下行接收系統(tǒng)，能夠解決本地干擾，以防對(duì)信號(hào)產(chǎn)生不良影響和播出隱患。C波段下行接收系統(tǒng)中，主要是將通過(guò)衛(wèi)星接收天線，將C波段衛(wèi)星下行信號(hào)反射匯聚到饋源焦點(diǎn)，并且將信號(hào)傳輸?shù)礁哳l頭，對(duì)相關(guān)信號(hào)進(jìn)行放大和變頻，從而確保接收信號(hào)質(zhì)量[2]。C波段衛(wèi)星下行接收系統(tǒng)中，高頻頭是直接關(guān)系到所接收衛(wèi)星信號(hào)質(zhì)量的關(guān)鍵設(shè)備之一。在C波段衛(wèi)星下行接收系統(tǒng)中，高頻頭是將接收到的衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行放大、變頻處理，然后經(jīng)過(guò)混頻電路得到中頻信號(hào)，從而選擇性地接收某一頻率的信號(hào)。國(guó)內(nèi)的C波段下行接收系統(tǒng)高頻頭的頻率和接收頻率的范圍分別是5150MHz、3400MHz～4200MHz。

2.2 高頻頭測(cè)試

采用不同的高頻頭進(jìn)行測(cè)試，分析5G信號(hào)對(duì)于不同高頻頭的影響，從而明確5G信號(hào)的干擾原理，測(cè)試情況如下：（1）普通高頻頭測(cè)試，在饋源位置裝入普通高頻頭，接上廣播電視頻譜分析儀，分析經(jīng)過(guò)高頻頭變頻處理的信號(hào)，所接收的頻率為4200～3000MHz，該天線接收到5G信號(hào)，經(jīng)測(cè)試，該信號(hào)的噪音功率高達(dá)20dBm，比衛(wèi)星信號(hào)要高，信號(hào)傳送期間會(huì)有很多數(shù)據(jù)丟失，而且致使高頻信號(hào)達(dá)到飽和狀態(tài)，難以穩(wěn)定的進(jìn)行信號(hào)接收；（2）窄帶高頻頭測(cè)試，將窄帶高頻頭替換普通高頻頭，接上廣播電視信號(hào)頻譜分析儀，在5G信號(hào)的影響下，可知衛(wèi)星中頻信號(hào)為－45dBm，高于干擾噪聲功率，5G信號(hào)對(duì)窄帶高頻頭的影響很小，比特誤碼率明顯降低；（3）波導(dǎo)濾波器+普通高頻頭，將普通高頻頭與波導(dǎo)濾波器結(jié)合在一起，方式在天線中的饋源位置，經(jīng)過(guò)頻譜分析儀的分析可知，5G信號(hào)依然具有一定的影響，比特率誤碼率高于窄帶高頻頭，但是5G信號(hào)的影響依然有限。

圖1 5G信號(hào)干擾示意圖

2.3 5G信號(hào)干擾原理

對(duì)當(dāng)前商用的5G頻譜和C波段衛(wèi)星系統(tǒng)進(jìn)行分析，不同的運(yùn)營(yíng)商的5G頻譜依然有所區(qū)別，其中中國(guó)聯(lián)通的頻譜為3500MHz～3600MHz、中歐移動(dòng)的頻譜為3400MHz～3500MHz、2515MHz～2675MHz與4800MHz～4900MHz。C波段衛(wèi)星系統(tǒng)中的高頻頭接收的頻率信號(hào)4200～3400MHz，能夠接收5G信號(hào)。雖然具體的信號(hào)頻率依然存在著一定的間隔，但是由于5G信號(hào)功率較大，對(duì)C波段衛(wèi)星系統(tǒng)的信號(hào)存在一定的干擾。根據(jù)國(guó)際電聯(lián)ITU-RS.2199-0報(bào)告，當(dāng)衛(wèi)星地球站接收到的干擾信號(hào)總功率超過(guò)-60dBm時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生飽和干擾[3]。當(dāng)前市場(chǎng)上常用的寬帶高頻頭在5G基站正常運(yùn)行時(shí)，5G信號(hào)強(qiáng)于C波段衛(wèi)星系統(tǒng)信號(hào)，5G信號(hào)將會(huì)導(dǎo)致信號(hào)接收器處于飽和工作狀態(tài)，影響廣播信號(hào)傳播信號(hào)，從而產(chǎn)生干擾現(xiàn)象。

3 C波段衛(wèi)星系統(tǒng)受5G信號(hào)干擾的解決方案

3.1 抗干擾措施的選擇

根據(jù)工信部印發(fā)的《3000～5000MHz頻段第五代移動(dòng)通信基站與衛(wèi)生地球站等無(wú)線電臺(tái)（站）干擾協(xié)議指南》（以下簡(jiǎn)稱指南），該指南中提出了可以采取一些方法減輕5G信號(hào)對(duì)C波段衛(wèi)星系統(tǒng)信號(hào)的影響。根據(jù)指南，可以將C波段衛(wèi)星系統(tǒng)信號(hào)進(jìn)行調(diào)整，或者在C波段衛(wèi)星系統(tǒng)加裝該頻段的濾波器，減輕45dB的隔離度；采用衛(wèi)星接收站加裝隔離網(wǎng)的方式，增加隔離度；可以采用調(diào)整5G基站選址、5G基站信號(hào)輻射方向、降低5G信號(hào)隔離度等方式，降低5G信號(hào)對(duì)C波段衛(wèi)星系統(tǒng)信號(hào)的干擾[4]。

結(jié)合實(shí)際情況，可以選用以下方案：（1）加裝窄帶濾波器，選擇窄帶濾波器，能夠有效地減輕干擾情況，從而改善C波段衛(wèi)星系統(tǒng)信號(hào)傳輸；該方案的缺點(diǎn)是濾波器較重，對(duì)于饋源支撐造成較大的負(fù)擔(dān)，而且在外界環(huán)境影響下，可能會(huì)影響高頻頭性能；（2）更換窄帶高頻頭，可以將寬帶高頻頭置換為相應(yīng)的窄帶高頻頭，該方案顯示能夠起到較好的過(guò)濾效果。在綜合對(duì)比各種方案之后，選用更換高頻頭的方案。該方案操作簡(jiǎn)單，適用性強(qiáng)，而且在對(duì)高頻頭的研究可知，更換窄帶高頻頭能夠有效減輕5G信號(hào)的干擾。

3.2 高頻頭的選型與安裝

綜合5G信號(hào)以及C波段衛(wèi)星系統(tǒng)信號(hào)等頻段，所選擇的窄帶高頻頭必須滿足頻率接收范圍為3700-4200MHz，抑制干擾信號(hào)能力≥55dB，耐久性好等特點(diǎn)。經(jīng)過(guò)與典型供應(yīng)廠進(jìn)行充分溝通，并且對(duì)比相關(guān)的抗干擾方案，最終選用窄帶高頻頭。窄帶高頻頭安裝于下行接收系統(tǒng)的饋源處，安裝時(shí)，只需要將高頻頭更換為窄帶高頻頭即可。

通過(guò)比較可以知道，窄帶高頻頭可以發(fā)揮較為顯著的5G信號(hào)屏蔽功能。在實(shí)際的測(cè)試中，采用窄帶高頻頭能夠接收到有效信號(hào)，電視圖像無(wú)馬賽克，聲音無(wú)抖動(dòng)，接收信號(hào)良好，5G信號(hào)的干擾情況明顯減輕。和濾波器比較而言，窄帶高頻頭總體優(yōu)勢(shì)突出，有大范圍應(yīng)用的前景[5]。

4 結(jié)語(yǔ)

伴隨5G信號(hào)的發(fā)展，其對(duì)C波段衛(wèi)星系統(tǒng)信號(hào)的干擾會(huì)日漸顯著。在本文的衛(wèi)星接收信號(hào)中，經(jīng)過(guò)測(cè)試、排查，最終確認(rèn)干擾源為5G基站信號(hào)。由于5G基站的大量商用，其信號(hào)強(qiáng)度明顯增加，導(dǎo)致C波段衛(wèi)星系統(tǒng)飽和，無(wú)法有效的接收有用的信號(hào)。將高頻頭更換為窄帶高頻頭，能夠有效地減少5G型號(hào)的干擾，提升C波段衛(wèi)星系統(tǒng)信號(hào)傳輸質(zhì)量。但是隨著5G基站的增多，對(duì)于C波段衛(wèi)星系統(tǒng)信號(hào)的干擾會(huì)越來(lái)越明顯，如何更好的接收C波段衛(wèi)星系統(tǒng)信號(hào)，確保廣播電視節(jié)目安全、優(yōu)質(zhì)播出，需要進(jìn)一步研究。