關(guān)于5G通信常見無線電干擾分析及防范措施

李 健

（山西省無線電監(jiān)測中心,山西 太原 046000）

0 引言

當前，我國大力推動5G建設(shè)與發(fā)展，加快推動了山西省5G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和應(yīng)用，到2022年山西將建成5G基站3萬個，實現(xiàn)全省重點區(qū)域全覆蓋。山西省各地市按照政府要求，加快山西省加快5G應(yīng)用建設(shè)進度，已于2020年成立了5G基建服務(wù)專班，無線電管理部門為成員單位之一，統(tǒng)籌做好5G基站頻率協(xié)調(diào)和干擾查處工作，僅2020年全省協(xié)調(diào)處理了5G干擾故障60余起，極大地推動了5G建設(shè)和應(yīng)用的步伐。本文結(jié)合工作中的部分干擾案例，提出了5G通信常見無線電干擾分析及防范措施，希望能為5G的發(fā)展提供一些幫助。

1 常見電信聯(lián)通5G與衛(wèi)星地球站之間的干擾

根據(jù)國家的頻率劃分情況，中國移動使用的5G頻率為2515～2675 MHz、4800～4900 MHz，中國電信使用的5G頻率為3400～3500 MHz，中國聯(lián)通5G頻率為3500～3600 MHz，C波段下行頻率為3700～4200 MHz，擴展使用頻率為3400～4200 MHz，國家發(fā)布的5G系統(tǒng)使用頻率與其他業(yè)務(wù)使用頻率存在干擾的可能性很大。

1.1 電信聯(lián)通5G基站與C波段地球站之間的干擾案例

2020年4月中旬，山西省各地市民政部先后向當?shù)責(zé)o線電管理部門投訴，一段時間以來衛(wèi)星地球站播出的視頻會議圖像不時出現(xiàn)馬賽克或黑屏現(xiàn)象，受影響的地區(qū)集中在城區(qū)范圍，在廠家對設(shè)備及后臺檢查后，排除了自身和內(nèi)部干擾，疑似外部干擾。

我局對于衛(wèi)星地球站干擾案例非常重視，經(jīng)常關(guān)注相關(guān)的報道和信息，為了弄清楚衛(wèi)星地球站的干擾情況，技術(shù)人員到現(xiàn)場進行了實地測試，通過分析得出干擾源來自聯(lián)通新建的5G基站，并與聯(lián)通運營商聯(lián)系協(xié)調(diào)，對方稱他們正在調(diào)試城區(qū)范圍的5G基站，在該地球站附近就有新上的5G設(shè)備。隨即聯(lián)通5G基站對基站進行開關(guān)機測試，基站關(guān)閉，干擾現(xiàn)象消失，確定為聯(lián)通新建5G基站干擾。

通過查看全省的民政部門衛(wèi)星地球站的備案材料均為3842～3848 MHz，現(xiàn)場利用PR100在未接入放大器的情況下進行測試，未發(fā)現(xiàn)干擾信號。在3670～3710 MHz發(fā)現(xiàn)信號，通過測向確定為5G基站的雜散信號。從5G頻率分配結(jié)合該該部門的衛(wèi)星頻率分布表（表1）可知，電信和聯(lián)通的5G頻譜一般不會對該部門的衛(wèi)星地球站會形成干擾，兩者之間的頻率間隔為242 MHz。

表1 我國衛(wèi)星廣播電視信號頻率分布情況（部分）

1.2 干擾原因分析

1.2.1 衛(wèi)星接收系統(tǒng)特性

地面衛(wèi)星接收系統(tǒng)主要由接收天線、高頻頭、高頻同軸電纜、功放器和衛(wèi)星接收機構(gòu)成，如圖1和圖2所示。而民政部門使用的C波段高頻頭工作頻段為3400～4200 MHz，它由LNA、LNB、IF AMP（中頻放大器）等電路組成。其中，LNA又叫低噪聲放大器，LNB為由混頻器、本振等電路組成的低噪聲變頻器，增益約為65 dB，它的作用是放大C波段下行信號，下變頻為950～1750 MHz信號，輸入室內(nèi)衛(wèi)星接收機。

圖1 地球站放大器原理

圖2 放大器實物

1.2.2 基站信號與衛(wèi)星下行信號比較

通過聯(lián)通公司了解到該基站在3600～3700 MHz頻段內(nèi)的無用輻射功率譜密度為-26 dBm/MHz，在3700～4200 MHz頻段內(nèi)的無用輻射功率譜密度為-47 dBm/MHz，MIMO 5G天線矩陣的增益為25 dB，基站線性區(qū)最大輸出功率為53 dBm，理論上EIRP可達到78 dBm/100 MHz?？梢钥闯鲈摶拘盘枏姸冗h大于衛(wèi)星下行信號強度。

1.2.3 地球站受5G基站干擾其他原因分析

依據(jù)ITU-RS.2199-0報告，當衛(wèi)星接收站收到的干擾信號總功率超過-60 dBm時，LNB將產(chǎn)生飽和干擾。衛(wèi)星接收機的輸入電平適應(yīng)范圍為-65～30 dBm，而在天線處測試的3400～3600 MHz的信號的電平為30 dBμV（-67 dBm），如圖3所示，通過放大器增加65 dB，遠遠超過衛(wèi)星接收機的電平范圍，這樣過高的輸入電平對民政部門的衛(wèi)星地球站造成了阻塞干擾。

圖3 現(xiàn)場測試頻譜

1.3 防范措施

（1）在接收天饋輸出端與高頻頭之間加裝窄帶濾波器，能有效抑制帶外5G干擾信號，為了能最大限度降低干擾信號，可以要求運營商在其基站功率輸出與發(fā)射天線間加裝帶通濾波器，并適當降低對應(yīng)扇區(qū)的發(fā)射功率。

（2）更換工作頻段在3700～4200 MHz的放大器，濾除3.7～4.2 GHz的帶外干擾信號，使射頻信號在高頻頭下變頻前抑制5G信號。

（3）在5G干擾信號較強的情況下，安裝屏蔽網(wǎng)以及選用旁瓣特性好的接收天線等抑制5G信號的干擾。

如果民政部門使用的高頻頭為3700～4200 MHz，下行信號不與5G信號重疊，由于5G基站正處于試網(wǎng)期間，基站功率處于滿載，對地球站接收信噪比影響較大，導(dǎo)致流誤碼率升高，無法正常解調(diào)信號，圖像出現(xiàn)馬賽克現(xiàn)象，嚴重時會使LNA/LNB飽和引起接收信號中斷，導(dǎo)致接收監(jiān)視黑屏。

2 移動5G與其他業(yè)務(wù)常見干擾

2.1 無線網(wǎng)橋與移動5G的干擾案例

2020年，山西省移動公司在大范圍建設(shè)5G基站的過程中出現(xiàn)了大量的干擾，中國移動公司5G網(wǎng)絡(luò)2515～2675 MHz頻段，集中體現(xiàn)為5G頻段的前20～40 MHz收到了極強的網(wǎng)外干擾。6月，山西省某市接到移動公司投訴，在交警支隊周圍區(qū)域約5個基站出現(xiàn)前60 MHz頻段存在較高的底噪抬升，導(dǎo)致該區(qū)域5G站點速率低。技術(shù)人員通過與移動公司人員溝通，排除了內(nèi)部干擾的情況。

技術(shù)人員利用PR100在受干擾區(qū)域測試，未發(fā)現(xiàn)明顯異常信號，排除了大功率設(shè)備干擾的可能性，技術(shù)人員讓移動公司關(guān)閉了周圍1千米以內(nèi)的5G基站，很快就發(fā)現(xiàn)了一個微弱長發(fā)信號，頻率為2535～2555 MHz，通過測向定位最后在交警支隊的電梯內(nèi)找到了干擾源（如圖4、圖5和圖6所示），為在電梯機箱上安裝的視頻監(jiān)控?zé)o線網(wǎng)橋設(shè)備，通過開關(guān)機確定干擾源為電梯間安裝的無線傳輸設(shè)備。

圖4 查找的干擾源

圖5 現(xiàn)場測試頻譜

圖6 移動公司技術(shù)人員現(xiàn)場測試

2.2 干擾原因分析

由于電梯網(wǎng)橋生產(chǎn)制造商使用的都是4G時代頻譜規(guī)劃，常用頻段為2412～2552 MHz，2662～2712 MHz，5180～5825 MHz，功率為200 mW，在5G頻譜重新劃分后，他們?nèi)匀谎赜弥捌诘念l段要求，沒有足夠的頻段間隔保護，對移動5G頻段的前40 MHz造成了極強的同頻干擾。通過測試，若在空曠的環(huán)境下，該設(shè)備的影響范圍可達3千米。

根據(jù)對這些干擾的分析和查找結(jié)果統(tǒng)計，中國移動公司5G網(wǎng)絡(luò)2515～2675 MHz頻段的干擾集中體現(xiàn)前在20～40 MHz，具體常見干擾特征和原因分析如表2所示。

表2 移動5G基站常見干擾類型特征及來源統(tǒng)計表

2.3 干擾防范措施

根據(jù)當前移動公司部分地市后臺數(shù)據(jù)干擾統(tǒng)計（如圖7所示），45%為外部干擾，其中受無線視頻傳輸干擾的情況占37.5%，受到其他不明原因干擾的情況占7.5%。

圖7 干擾類型分布統(tǒng)計

關(guān)于移動5G頻段的干擾，建議以下防范措施。

（1）對于當前的微功率無線數(shù)傳設(shè)備干擾，可直接關(guān)閉監(jiān)控設(shè)備，修改信道頻段，如果電梯系統(tǒng)頻點調(diào)整困難，可以協(xié)調(diào)電梯廠家更換電梯監(jiān)控系統(tǒng)無線傳輸?shù)挠糜?.8GHE無線網(wǎng)橋，避開移動5G頻段。

（2）對于其他類干擾，例如公安設(shè)置的偽基站以及人臉識別系統(tǒng)等系統(tǒng)造成的干擾，建議采取行政手段，利用5G專班的協(xié)調(diào)機制，通過降低發(fā)射，改變天線傾角等方式，減少對移動5G頻段的干擾。

（3）隨著5G業(yè)務(wù)的發(fā)展，由于該頻段的傳播特性，類似于5G手機放大器之類的發(fā)射設(shè)備勢必會成為未來該類干擾常發(fā)的一個主要原因，對于此類干擾，建議國家加強從生產(chǎn)源頭管理，減少放大器對5G業(yè)務(wù)的干擾隱患。

3 微功率設(shè)備對5G通信的干擾

3.1 無線路由器對5G通信的干擾案例

2021年1月26日，收到移動公司的干擾申訴，在某地附近5G基站受到干擾，管理局立即派出技術(shù)人員趕赴現(xiàn)場排查。

技術(shù)人員從移動公司人員那里了解到，該干擾一直持續(xù)存在，且3扇區(qū)最為嚴重，1、2扇區(qū)次之，且對3扇區(qū)進行角度調(diào)整時發(fā)現(xiàn)，天線向下彎時干擾明顯變強。技術(shù)人員據(jù)此并結(jié)合5G頻段的特性分析，確定了受擾的頻段頻譜特征和干擾源的大致高度范圍，技術(shù)人員對小區(qū)的單元樓進行逐棟排查，最后確定是小區(qū)住戶里使用的無線路由器產(chǎn)生了干擾，關(guān)閉該路由器后，干擾消失。

3.2 無線路由器對5G通信的干擾原因分析

根據(jù)國家的規(guī)定，無線路由器的2.4GHE工作頻段為2400～2483.5 MHz，功率一般為≤23 dBm，現(xiàn)在市場上很多無線路由器為了增加覆蓋效果，會改變發(fā)射參數(shù)，有的由于質(zhì)量問題，在工作時間長了，參數(shù)會變得不穩(wěn)定。類似微功率設(shè)備的干擾源功率小，利用手持設(shè)備在地面是很難監(jiān)測到的，技術(shù)人員只能調(diào)用移動后臺的PRB值（圖8）和受干擾天線MIMO的干擾角度和場強，推算出大致方位，再利用手持設(shè)備近場測試和定位（圖9）。

圖8 后臺prb數(shù)據(jù)統(tǒng)計圖

圖9 現(xiàn)場測試頻譜圖

圖10 干擾源故障路由器照片

4 結(jié)束語

隨著5G通信的應(yīng)用越來越廣泛，運營商也在積極重耕和調(diào)整相關(guān)頻段，近期，中國移動與中國廣電簽署啟動700 MHz 5G網(wǎng)絡(luò)共建。隨著無線電技術(shù)在人們生產(chǎn)生活中應(yīng)用的逐步深入，未來關(guān)于5G通信的干擾也會逐漸增多。作為無線電管理部門，要做好各業(yè)務(wù)單位之間的頻率協(xié)調(diào)工作，共同為我國5G的發(fā)展保駕護航。