5G基站與廣播電視臺(tái)衛(wèi)星站之間的干擾研究

王鵬飛，高 輝，于海周

（華信咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310014）

0 引 言

3.7～4.2 GHz頻段是固定衛(wèi)星業(yè)務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)C頻段，其中3.4～3.7 GHz頻段是C波段的擴(kuò)展頻段，C波段頻率重新劃分后給5G通信200 MHz帶寬。中國(guó)電信5G頻段為3.4～3.5 GHz，中國(guó)聯(lián)通5G頻段為3.5～3.6 GHz。原先C波段衛(wèi)星通信系統(tǒng)使用的3.4～4.2 GHz高頻頭LNB（亦稱(chēng)降頻器）未進(jìn)行更換，相對(duì)衛(wèi)星通信-130 dBm的信號(hào)強(qiáng)度，5G基站到達(dá)衛(wèi)星地球站的信號(hào)強(qiáng)度遠(yuǎn)超衛(wèi)星通信器件的線性放大/解調(diào)范圍，導(dǎo)致LNB或衛(wèi)星接收機(jī)產(chǎn)生了阻塞干擾。本文詳細(xì)介紹了5G基站與衛(wèi)星站之間的干擾識(shí)別、解決措施以及效果評(píng)價(jià)[1-3]。

1 5G基站與衛(wèi)星站間的干擾識(shí)別

1.1 5G基站與衛(wèi)星站間的干擾識(shí)別鏈路預(yù)算分析

結(jié)合廣播電臺(tái)衛(wèi)星站及其周邊5G基站信息，對(duì)5G基站干擾廣播電臺(tái)衛(wèi)星站進(jìn)行了鏈路計(jì)算分析，通過(guò)計(jì)算結(jié)果來(lái)對(duì)干擾進(jìn)行識(shí)別判定。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查參數(shù)及5G基站工參計(jì)算，廣播電臺(tái)衛(wèi)星站周邊300 m距離內(nèi)存在3個(gè)5G基站，其中最近的5G基站距離衛(wèi)星站不足100 m。各5G基站至衛(wèi)星接收天線的離軸角均大于48°。根據(jù)《3000-5000MHz頻段第五代移動(dòng)通信基站與衛(wèi)星地球站等無(wú)線電臺(tái)（站）干擾協(xié)調(diào)指南》（工信部無(wú)〔2019〕136號(hào)）規(guī)定，衛(wèi)星天線增益計(jì)算應(yīng)依據(jù)ITU-R S.465標(biāo)準(zhǔn)，衛(wèi)星天線增益應(yīng)為-10 dB[4]。衛(wèi)星天線安裝平臺(tái)外有女兒墻阻擋，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值可取8～12 dB的穿透損耗。5G基站信號(hào)到達(dá)衛(wèi)星接收天線的信號(hào)預(yù)測(cè)強(qiáng)度為-35 dBm，則該5G基站信號(hào)進(jìn)入衛(wèi)星接收系統(tǒng)饋源的信號(hào)強(qiáng)度預(yù)測(cè)值為[-35+（-10）-8]dBm=-53 dBm。《C頻段廣播電視衛(wèi)星接收站與5G基站干擾協(xié)調(diào)實(shí)施辦法（試行）》要求進(jìn)入LNA/LNB的信號(hào)強(qiáng)度應(yīng)小于-63 dBm，干擾識(shí)別得到的鏈路預(yù)算值為-53 dBm，判定該5G基站對(duì)衛(wèi)星站存在干擾。

1.2 5G基站與衛(wèi)星站間的干擾識(shí)別測(cè)試分析

新華社分社用于接收數(shù)據(jù)的是LNB/LNA與饋源非一體化衛(wèi)星接收系統(tǒng)，通過(guò)頻譜儀對(duì)其進(jìn)行5G信號(hào)干擾的識(shí)別測(cè)試。現(xiàn)場(chǎng)使用頻譜儀測(cè)量得到的饋源輸出口處5G干擾信號(hào)強(qiáng)度為-54.8 dBm，如圖1所示，與鏈路預(yù)算值基本一致[5]。

圖1 頻譜儀測(cè)量5G基站對(duì)衛(wèi)星站干擾

2 5G基站與衛(wèi)星站間的干擾解決措施

通過(guò)加裝華信C頻段濾波器提高5G信號(hào)到達(dá)饋源的門(mén)限值，從而起到消除5G干擾信號(hào)的作用。首先在衛(wèi)星站上進(jìn)行C頻段濾波器抑制性能評(píng)估測(cè)試，器件連接如圖2所示。

圖2 C頻段濾波器抑制性能測(cè)試器件連接

加裝C頻段濾波器后，之前頻譜儀測(cè)量到的強(qiáng)干擾信號(hào)消失，在3.4～3.6 GHz頻段上信號(hào)強(qiáng)度為-108.4 dBm，與底噪的信號(hào)強(qiáng)度一致，濾波器抑制性能優(yōu)異，頻譜測(cè)量結(jié)果如圖3所示[6]。

圖3 檔位變送器實(shí)物

圖3 頻譜儀測(cè)量C頻段濾波器抑制性能

接著進(jìn)行加裝C頻段濾波器后的L頻段評(píng)估測(cè)試。由于同時(shí)觸碰頻譜儀與衛(wèi)星饋纜有放電現(xiàn)象發(fā)生，經(jīng)確認(rèn)廣電大樓強(qiáng)電的接地與衛(wèi)星機(jī)房機(jī)架接地為非統(tǒng)一接地，導(dǎo)致頻譜儀與衛(wèi)星接收機(jī)間存在電位差而放電。因此，本次L頻段評(píng)估測(cè)試不接頻譜儀，通過(guò)讀取衛(wèi)星接收機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)顯示的L頻段接收電平進(jìn)行評(píng)估[7]。衛(wèi)星站接收系統(tǒng)器件連接如圖4所示，衛(wèi)星接收機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)讀數(shù)如圖5所示。

圖4 加裝C頻段濾波器后衛(wèi)星站接收系統(tǒng)器件連接圖

主觀評(píng)價(jià)測(cè)試時(shí)間共持續(xù)6 min，在L頻段評(píng)估測(cè)試過(guò)程中，5G手機(jī)按照測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的要求始終處于數(shù)據(jù)下載狀態(tài)，且距離衛(wèi)星接收天線的距離小于3 m[8-10]。衛(wèi)星接收機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)顯示L頻段信號(hào)總功率穩(wěn)定在-50 dBm左右，遠(yuǎn)低于《C頻段廣播電視衛(wèi)星接收站與5G基站干擾協(xié)調(diào)實(shí)施辦法（試行）》要求的“L頻段信號(hào)總功率應(yīng)小于-30 dBm”指標(biāo)。同時(shí)，信號(hào)質(zhì)量穩(wěn)定在10 dB左右，誤碼率穩(wěn)定在10-7（無(wú)誤碼），主觀評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)果判定為合格。本結(jié)果驗(yàn)證了華信C頻段濾波器可成功解決C頻段廣播電視衛(wèi)星接收站與5G基站之間的干擾問(wèn)題[11]。

3 結(jié) 論

使用LNB/LNA與饋源非一體化的衛(wèi)星接收系統(tǒng)，在加裝華信C頻段濾波器后，對(duì)5G基站信號(hào)抑制性能好，成功解決了5G基站與廣播電視臺(tái)衛(wèi)星站的干擾問(wèn)題。通過(guò)該衛(wèi)星站的改造結(jié)果，不僅驗(yàn)證了華信C頻段濾波器的優(yōu)勢(shì)，也為解決后期5G基站與廣播電視臺(tái)衛(wèi)星站之間的干擾提供了可靠的解決方案。隨著5G網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，該方案在解決5G基站與廣播電視臺(tái)衛(wèi)星站之間的干擾問(wèn)題方面具有非常積極的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用發(fā)展價(jià)值。