基于內(nèi)容的DTMB 700M對5G 700M干擾定位的方案研究

摘要：針對工信部于2020年4月1日發(fā)布《關(guān)于調(diào)整700MHz頻段頻率使用規(guī)劃的通知》，將702-798MHz頻段頻率使用規(guī)劃調(diào)整用于移動通信系統(tǒng)，并將703-743/758-798MHz頻段規(guī)劃用于頻分雙工（FDD）工作方式的移動通信系統(tǒng)。目前中國移動5G 700M已開始大規(guī)模建設(shè)，需要開展全網(wǎng)700M掃頻工作，排查并收集現(xiàn)存廣播電視系統(tǒng)信號干擾范圍、電臺位置，為后續(xù)5G 700M站點的規(guī)劃、建設(shè)、優(yōu)化提供無線頻譜數(shù)據(jù)支撐。

關(guān)鍵詞：700M；DTMB；數(shù)字電視接收系統(tǒng)；上行干擾；下行干擾

一、移動700M 5G建設(shè)的重大意義

5G頻段大致分為兩段：1、低頻段的Sub6G （FR1：450 MHz - 6000 MHz）；2、高頻段的毫米波（FR2：24250 MHz - 52600 MHz）。Sub 6G頻段就是6Ghz以下頻段，相對毫米波頻率更低，是常規(guī)的無線通信頻段。2020年4月之前工信部給三大運營商都分配的商用頻段如下：中國移動：2515MHz-2675MHz、4800MHz-4900MHz，兩段共260M；中國電信：3400MHz-3500MHz，共100M；中國聯(lián)通：3500MHz-3600MHz，共100M。隨著電聯(lián)的共建共享，3.5G的頻段有200M，中國移動的競爭優(yōu)勢就不太明顯，中國移動要想在全網(wǎng)特別是農(nóng)村場景實現(xiàn)全覆蓋需要投入的成本巨大。

根據(jù)無線電磁波傳播模型，路損與頻率的關(guān)系：Los = 10log（4π d/λ ）^2=20log（4π df/c） =32.44 + 20lgd + 20lgf， （距離d（km） 、頻率f（MHz）、Los 路徑損耗），傳播相同距離的路徑損耗只與頻率相關(guān)。拿700M與2.6G相比，相同距離下的路徑損耗，700M比2.6G的少了11.4dB，據(jù)實際測試效果來看，700M的覆蓋距離是2.6G的2.1倍，建設(shè)700M能快速低成本實現(xiàn)全網(wǎng)連續(xù)覆蓋。

總之，700M低頻段不僅覆蓋效果好，相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈也比較成熟，但頻帶資源緊張，干擾多；高頻段穿透性能差，覆蓋距離短，好處是頻譜資源豐富，干擾少。隨著引入廣電700M的共建共享，中國移動在享受2.6GHz和4.9GHZ的容量優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，在農(nóng)村廣覆蓋區(qū)域?qū)崿F(xiàn)了5G網(wǎng)絡(luò)連片覆蓋，大大降低了建設(shè)成本，另外700M直接跟中國移動現(xiàn)網(wǎng)的900M合路，共用天線和鐵塔，也能極大的縮小投資成本。建設(shè)700M對中國移動來說意義重大。

二、 廣電700M與移動700M 5G牌照重疊情況及干擾現(xiàn)狀

無線通信系統(tǒng)間的干擾產(chǎn)生原因有很多種，總體而言系統(tǒng)間干擾產(chǎn)生的原因可以歸結(jié)為系統(tǒng)間的發(fā)射信號能量泄漏，而決定能量泄漏的因素包括有：通信系統(tǒng)的k率規(guī)劃、通信系統(tǒng)采用的技術(shù)標準以及相應(yīng)的硬件實現(xiàn)條件。通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與實際部署方案通信系統(tǒng)中常見的干擾包括：同頻干擾、阻塞干擾、鄰頻干擾和互調(diào)干擾。其中同頻干擾是在有用信號的載頻范圍內(nèi)存在其他的發(fā)射信號，此時接收機將同時接收其工作帶寬范圍內(nèi)的所有信號而無法進行有效區(qū)分。為應(yīng)對同頻干擾一般采用頻分復用的方法，以降低頻譜利用效率為代價使得不同的發(fā)射機和接收機工作在不同的頻帶從而互不干擾。一些沒有良好規(guī)劃和協(xié)調(diào)的同頻電臺之間也可能產(chǎn)生干擾。本文中研究的是廣電700M對移動700M 5G因廣電700M未完全清頻而產(chǎn)生的同頻干擾。

廣電DTMB標準電視頻道使用的頻段DS36-DS49，使用的頻率是694MHz-806MHz。700M 5G 對應(yīng)的N28頻段的頻率范圍是703-743/758-798MHz，因此DTMB數(shù)字電視地面廣播和N28頻段（700M）存在交疊的頻道如下：

基站、用戶終端、電臺發(fā)射塔的發(fā)射功率分別是二百瓦、零點二瓦、幾十千瓦，特別是用戶終端和電臺發(fā)射塔的發(fā)射功率差上萬倍。由于頻段的交疊，基站側(cè)能在同一頻段同時收到電臺發(fā)射塔的發(fā)射和手機發(fā)射的信號，基站的接收機無法將二者區(qū)分，因此對基站側(cè)能造成很強的上行干擾。同樣的道理，用戶終端能同時收到基站和電臺發(fā)射的信號，對用戶終端側(cè)也能造成很強的下行干擾。由于目前網(wǎng)管側(cè)只能提取到基站側(cè)受到的上行干擾值，通過網(wǎng)管指標提取發(fā)現(xiàn)，新鄉(xiāng)市700M基站目前受到本地市及周邊地市廣電未退頻的強干擾，上行干擾強度-90dbm左右，甚至有上行干擾值在-60dbm左右，換言之，用戶終端發(fā)送給基站的信號基本被電臺發(fā)射塔發(fā)射的信號全部淹沒，嚴重影響小區(qū)下用戶的體驗和感知。據(jù)有效數(shù)據(jù)統(tǒng)計受新鄉(xiāng)市受電臺干擾的小區(qū)占全網(wǎng)小區(qū)的90%以上，因此積極定位并協(xié)商干擾電臺并協(xié)調(diào)關(guān)閉成為5G 700M 發(fā)展的重中之重。

由于各地電視發(fā)射塔使用的DTMB頻道不盡相同，依靠常規(guī)頻譜分析儀僅能了解當前700M頻段的底噪情況，該地噪是多個信號的疊加，無法得知電臺名稱、單個電臺的信號強度等信息，不利于后期推動廣電分公司進行退頻。如何將干擾情況以電視節(jié)目單的形式顯示在電視屏幕上成為一個需要攻克的問題。新鄉(xiāng)分公司利用DTMB數(shù)字廣播系統(tǒng)接收端原理，自制了一套便攜的DTMB接收系統(tǒng)，該設(shè)備系統(tǒng)的特點是小巧靈活，方便到任何位置定位DTMB電視信號干擾，可以通過解調(diào)到的節(jié)目內(nèi)容、信號強度、方位角快速定位到發(fā)射源，解決目前700M掃頻儀數(shù)量少、價格昂貴、無法定位電臺內(nèi)容等問題，極大提升了700M干擾定位效率。

三、創(chuàng)新解決方案研究

通過自制便攜式DTMB數(shù)字電視接收系統(tǒng)，進行700M廣電干擾的快速定位。主要分四步：

第一步：自制便攜式DTMB數(shù)字電視接收系統(tǒng)。通過市場采購六個模塊：射頻信號接收模塊、解調(diào)模塊、顯示模塊、供電模塊、射頻信號傳輸模塊、控制器。

第二步：進行全頻段掃描，搜索700M所有頻道?？伤阉?00-800M范圍內(nèi)的所有電視節(jié)目信息和廣播節(jié)目信息。

第三步：解調(diào)當前頻道的電臺內(nèi)容。

第四步：根據(jù)頻道信息及天線的方位，快速定位干擾源位置。根據(jù)電視節(jié)目的名稱（如輝縣、延津、獲嘉、開封等）、頻道信息（中心頻點、信號的強度、信號質(zhì)量）、手持天線的方位角等信息，快速定位干擾源的位置。

利用便攜式DTMB電視接收系統(tǒng)定位移動5G 700M的干擾源，基于內(nèi)容式的顯示干擾結(jié)果，思路新穎且時效性強，全省首創(chuàng)。根據(jù)解析電臺的內(nèi)容可以快速定位到歸屬電視臺，根據(jù)信號強度預估干擾源距離，根據(jù)天線方位角定位電臺的方向，從而快速定位干擾源。解決了當前700M即將大規(guī)模部署，但是現(xiàn)網(wǎng)700M干擾定位難、測試設(shè)備不足的問題。該DTMB干擾定位系統(tǒng)成本僅需600多元，相比掃頻儀15萬的價格，成本大大降低。通過顯示器、解調(diào)器、接收天線的小型裝置，利用5V+12V鋰電池供電，并使用2mm直徑鍍銀超柔饋線，方便攜帶，可用各種場景的掃頻測試，可用于全國的700M廣播電視掃頻測試。

四、具體實施步驟

第一步：自制便攜式DTMB數(shù)字電視接收系統(tǒng)

本套DTMB數(shù)字電視接收系統(tǒng)總計包含六個模塊，分別為：射頻信號接收模塊（常用的有八目天線、對數(shù)周期天線等）、解調(diào)模塊（長20cm，寬12cm，高2.5cm）、顯示模塊（長11.5cm，寬1.5cm，高8cm）、供電模塊（5V普通充電寶和12V鋰電池）、射頻信號傳輸模塊（鍍銀超柔饋線）、控制器（普通電視遙控器）。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示：

各模塊的主要功能簡述如下：

1.信號接收模塊：選用高增益、指向性強的對數(shù)周期天線，同時在天線柄端焊接了金屬握把，方便攜帶；

2.解調(diào)模塊：芯片內(nèi)部集成模數(shù)轉(zhuǎn)換器、解調(diào)、信道估計、均衡與解交織、信道糾錯解碼，最后輸出傳輸流。本系統(tǒng)采用標準的DTMB制式機頂盒，可以進行手動或者自動掃頻，搜索免費的DTMB電視廣播節(jié)目；

3.顯示模塊：采用了4.3寸AV接口的超薄液晶顯示器，可支持12V鋰電池供電；

4.供電模塊：采用5V+12V鋰電池供電，其中5V用來對解調(diào)器供電，12V用來對顯示器供電，可續(xù)航6小時，功耗小，方便攜帶；

5.射頻傳輸模塊：采用2mm直徑鍍銀超柔饋線，信號衰減小，且柔韌性強、攜帶掃描及變更方向靈活、方便。

6．控制器：采用通用的電視遙控器。

第二步：進行全頻段掃描，搜索700M所有頻道

通過無線節(jié)目搜索->全頻搜索，可搜索700-800M范圍內(nèi)的所有電臺信息 。圖3為在新鄉(xiāng)市區(qū)某居民樓頂搜索到了23個電視節(jié)目：

第三步：解調(diào)當前頻道的電臺內(nèi)容

通過無線節(jié)目搜索->手動搜索->輸入中心頻點，或者全頻段搜索的結(jié)果，對新鄉(xiāng)700-800MHZ頻段進行解調(diào)，共發(fā)現(xiàn)延津電視臺、輝縣電視臺、獲嘉電視臺、河南衛(wèi)視、開封綜合臺等30多個電臺。

第四步：根據(jù)頻道信息及天線的方位，快速定位干擾源位置

根據(jù)電視節(jié)目的名稱（如輝縣、延津、獲嘉、開封、鄭州等）、頻道信息（中心頻點、信號的強度、信號質(zhì)量）、手持天線的方位角等信息，可快速定位干擾源的位置。

圖4為定位到的部分電臺照片。

五、該提案主要創(chuàng)新點

1.思路新穎：利用便攜式DTMB電視接收系統(tǒng)定位NR700的干擾源，思路新穎且時效性強，全省首創(chuàng)。基于解析電臺的內(nèi)容顯示干擾的電視節(jié)目頻段信息，可以快速定位到歸屬電視臺，根據(jù)信號強度預估干擾源距離，根據(jù)天線方位角定位電臺的方向，從而快速定位電臺干擾源位置。

2.實用性強：解決了當前700M即將大規(guī)模部署，但是現(xiàn)網(wǎng)700M干擾定位難、測試設(shè)備不足的問題，可大大加快700M干擾源的定位速度。

3.成本低廉：提案中用到的顯示器在網(wǎng)上采購價100元，解調(diào)器和天線各150元，5V的鋰電池90元，12V的鋰電池120元，遙控器10元，饋線及其他輔材50元，該DTMB干擾定位系統(tǒng)成本共計670元，相比掃頻儀15萬的價格，成本大大降低。

4.輕便快捷：通過顯示器、解調(diào)器、接收天線的小型裝置，利用5V+12V鋰電池供電，并使用2mm直徑鍍銀超柔饋線，可用各種場景的掃頻測試。整體重量不到傳統(tǒng)掃頻儀的一半，攜帶方便。整體待機時間6小時，是傳統(tǒng)掃頻儀的將近3倍，大大提升了工作效率。

5.適用性廣：可應(yīng)用于全國的700M廣播電視掃頻測試。

六、創(chuàng)新提案的應(yīng)用效果

新鄉(xiāng)分公司利用便攜式DTMB電視接收系統(tǒng)，目前已定位了新鄉(xiāng)的新鄉(xiāng)市獲嘉、鶴壁淇縣、開封電視發(fā)射塔等多個電臺位置，而且可以顯示頻道的中心頻點、電臺內(nèi)容等詳細信息，方便和廣電進行進一步的溝通、協(xié)調(diào)。該創(chuàng)新成本低廉、攜帶方便、實用性強，適合在全國進行推廣。

作者單位：毛瑞瑞? ? 河南百碩商務(wù)服務(wù)有限公司新鄉(xiāng)分公司

參? 考? 文? 獻

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