多場(chǎng)景下廣播電視C 波段下行接收防5G 頻段干擾測(cè)試實(shí)踐

付 巍

（河南省廣播電視發(fā)射臺(tái)，河南 鄭州 450008）

0 引言

目前，國(guó)內(nèi)許多城市已出現(xiàn)5G 信號(hào)對(duì)衛(wèi)星C波段下行接收（3.7～4.2GHz）干擾的情況，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)接收馬賽克甚至造成信號(hào)中斷。如何有效防范5G 頻段對(duì)衛(wèi)星下行接收的干擾，是衛(wèi)星接收臺(tái)站目前面臨的一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)[1-2]。河南衛(wèi)星地球站有大量應(yīng)對(duì)各類干擾的經(jīng)驗(yàn)，在5G 網(wǎng)絡(luò)部署之前就已做過(guò)詳細(xì)的技術(shù)分析和調(diào)研。在中國(guó)電信河南分公司的大力配合下，河南衛(wèi)星地球站實(shí)施了一次深入、全面的系統(tǒng)測(cè)試，旨在通過(guò)分析測(cè)試數(shù)據(jù)形成測(cè)試結(jié)論，從而發(fā)掘5G 基站對(duì)衛(wèi)星接收干擾的具體場(chǎng)景，歸納5G 業(yè)務(wù)對(duì)衛(wèi)星接收的干擾特點(diǎn)，總結(jié)應(yīng)對(duì)干擾的經(jīng)驗(yàn)，為廣電衛(wèi)星接收臺(tái)站防范5G 干擾提供行之有效的解決辦法。

該測(cè)試通過(guò)對(duì)比衛(wèi)星接收天線加裝窄帶濾波器前后兩種場(chǎng)景下，多個(gè)不同分布基站的5G 實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)對(duì)衛(wèi)星下行接收的影響，判斷加裝窄帶濾波器這一主流方案是否具有實(shí)際效用。同時(shí)，通過(guò)設(shè)定不同的5G 基站發(fā)射功率，檢測(cè)5G 業(yè)務(wù)對(duì)衛(wèi)星下行接收干擾的邊界范圍[3]。

測(cè)試過(guò)程共分為6部分，分別是測(cè)試地點(diǎn)選取、測(cè)試條目規(guī)劃、測(cè)試資源配置、測(cè)試過(guò)程實(shí)施、測(cè)試數(shù)據(jù)分析以及測(cè)試結(jié)論。

1 測(cè)試地點(diǎn)選取

河南地球站位于鄭州市花園路與連霍高速交匯處，站內(nèi)配置12 m、7.3 m 大口徑雙向衛(wèi)星天線和3.6 m、2.4 m 小口徑單向接收天線。本次測(cè)試采用3.2 m 天線，天線離地8 m，方位角為177.049°，俯仰角為49.59°，垂直極化接收。

根據(jù)中國(guó)電信河南分公司提供的5G 基站分布情況，目前地球站周邊300 m 范圍內(nèi)已部署有3 個(gè)室外5G 宏基站，其電磁輻射范圍分別位于3.2 m衛(wèi)星天線接收方向的主瓣、旁瓣和背瓣區(qū)域，直線距離分別為290 m、280 m 和187 m，基站目前均為閉鎖未開(kāi)啟狀態(tài)，如圖1 所示。

圖1 衛(wèi)星天線與5G 基站分布圖

電信5G 宏基站采用華為A9631-64TR 型有源天線陣列（AAU），有效射頻帶寬為100 MHz，最大輻射功率200 W，機(jī)械下傾角5°，電下傾角5°。

2 測(cè)試條目規(guī)劃

本次測(cè)試以測(cè)量窄帶濾波器濾波效果作為主要目標(biāo)，因此設(shè)定未加裝濾波器和加裝濾波器兩個(gè)主要測(cè)試場(chǎng)景[4]。本次測(cè)試選取諾薩特BPF-C-1型窄帶濾波器，帶通頻率為3.7～4.2GHz，插入損耗0.6 dB，3.4～3.5 GHz 頻率隔離度-70 dB。利用3.2 m 天線對(duì)該型濾波器進(jìn)行實(shí)際測(cè)試，可以看出其對(duì)5G 使用的3.4～3.6 GHz 頻段（對(duì)應(yīng)LNB下變頻后的L 波段為1.45～1.75 GHz）濾波效果明顯，結(jié)果如圖2 所示。

圖2 加裝濾波器前后效果對(duì)比

根據(jù)國(guó)際電信聯(lián)盟（International Telecommunication Union，ITU）確定的3GPP-5G 協(xié)議規(guī)范，5G 基站空載時(shí)（即零業(yè)務(wù)），基站利用BCH 廣播信道模式與終端（手機(jī)、數(shù)據(jù)卡等設(shè)備）進(jìn)行交互，用于實(shí)時(shí)更新駐留用戶列表，發(fā)送基站接入信息等。BCH 信道有全向和定向兩種工作模式，當(dāng)BCH 信道全向輻射時(shí)，終端接收到的磁場(chǎng)能量密度較低，當(dāng)其工作在定向模式時(shí)，終端接收到的磁場(chǎng)能量密度相對(duì)集中。由此可知，BCH 信道全向輻射與定向波束賦形對(duì)衛(wèi)星下行接收的干擾必然不同，定向模式下5G 下行DL-SCH 信道發(fā)射功率的強(qiáng)弱造成的干擾也有區(qū)別，因此在規(guī)劃測(cè)試條目時(shí)需要針對(duì)這些不同狀態(tài)分別考慮。同時(shí)，通過(guò)5G 終端開(kāi)啟超高速上行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（數(shù)據(jù)上傳）也需作為測(cè)試場(chǎng)景之一，此時(shí)終端依靠自身的上行發(fā)射功率進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳，與5G 基站的發(fā)射功率無(wú)關(guān)，故此場(chǎng)景下沒(méi)有半功率和滿功率的區(qū)別[5]。

在5G 干擾場(chǎng)景觸發(fā)后，如何評(píng)估其對(duì)衛(wèi)星接收指標(biāo)的干擾程度尤為重要。本次測(cè)試主要從衛(wèi)星接收機(jī)場(chǎng)強(qiáng)、接收機(jī)誤碼率、接收機(jī)信噪比、衛(wèi)星頻譜底噪差值以及接收畫(huà)面質(zhì)量這5 個(gè)指標(biāo)綜合判斷干擾程度。同時(shí)，還要借助5G 終端接收?qǐng)鰪?qiáng)作為輔助指標(biāo)，用于對(duì)比不同5G 發(fā)射功率下的干擾差異。

在不同的測(cè)試條目下記錄對(duì)應(yīng)的測(cè)試數(shù)據(jù)，將各類數(shù)據(jù)進(jìn)行縱向和橫向的對(duì)比分析，即可檢測(cè)出5G 頻段在不同場(chǎng)景下對(duì)衛(wèi)星下行接收的干擾情況。

3 測(cè)試實(shí)施過(guò)程

選定測(cè)試地點(diǎn)、規(guī)劃測(cè)試條目之后，可以明確本次測(cè)試所需的資源，如表1 所示。

表1 測(cè)試資源列表

除以上測(cè)試資源之外，還有兩名電信工程師配合，一名負(fù)責(zé)前方測(cè)試，另一名負(fù)責(zé)在后臺(tái)網(wǎng)管修改基站參數(shù)和控制基站工作狀態(tài)。

4 測(cè)試數(shù)據(jù)分析

每個(gè)測(cè)試項(xiàng)采集5 次數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行均值計(jì)算，最終得出測(cè)試數(shù)據(jù)，如表2 所示。從衛(wèi)星天線接收主瓣方向5G 基站干擾測(cè)試數(shù)據(jù)可以看出，衛(wèi)星天線加裝濾波器后，在接收信噪比、接收誤碼率以及接收畫(huà)面質(zhì)量方面明顯優(yōu)于未加裝濾波器時(shí)的數(shù)據(jù)。同時(shí)，在未加裝濾波器場(chǎng)景下，隨著5G 基站發(fā)射功率的增加，干擾也隨之惡化，具體表現(xiàn)在接收信噪比和誤碼率大幅惡化，接收畫(huà)面出現(xiàn)馬賽克甚至黑場(chǎng)。加裝濾波器后，隨著基站功率的增加，雖接收畫(huà)面正常，但在接收信噪比上仍有2～3 dB的下降。

表2 衛(wèi)星天線接收主瓣方向5G 基站干擾測(cè)試數(shù)據(jù)

此外，在衛(wèi)星天線接收旁瓣和背瓣方向，5G基站干擾測(cè)試數(shù)據(jù)所呈規(guī)律與上述結(jié)論一致，但旁瓣和背瓣方向受5G 干擾的程度明顯弱于主瓣方向。

綜合測(cè)試數(shù)據(jù)，可以得出以下結(jié)論：

（1）在3.4～3.5 GHz 頻段，5G 信號(hào)對(duì)衛(wèi)星C波段下行存在干擾；

（2）5G 基站的發(fā)射功率、5G 的不同業(yè)務(wù)類型以及基站與衛(wèi)星接收天線的位置關(guān)系均會(huì)對(duì)衛(wèi)星接收產(chǎn)生不同程度的影響；

（3）在衛(wèi)星天線上加裝3.7～4.2 GHz 窄帶濾波器，可顯著降低5G 業(yè)務(wù)頻段對(duì)衛(wèi)星下行接收的干擾程度。

5 結(jié)語(yǔ)

本次測(cè)試是河南廣電系統(tǒng)首次利用電信5G 基站與廣電衛(wèi)星業(yè)務(wù)的聯(lián)合測(cè)試，利用5G 業(yè)務(wù)全面、系統(tǒng)地對(duì)5G 干擾進(jìn)行整體評(píng)估，獲得了河南廣電預(yù)防5G 干擾的第一手完整資料。