關于5G通信常見無線電干擾分析及防范措施

李 健

（山西省無線電監測中心,山西 太原 046000）

0 引言

當前，我國大力推動5G建設與發展，加快推動了山西省5G網絡基礎設施建設和應用，到2022年山西將建成5G基站3萬個，實現全省重點區域全覆蓋。山西省各地市按照政府要求，加快山西省加快5G應用建設進度，已于2020年成立了5G基建服務專班，無線電管理部門為成員單位之一，統籌做好5G基站頻率協調和干擾查處工作，僅2020年全省協調處理了5G干擾故障60余起，極大地推動了5G建設和應用的步伐。本文結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的發展提供一些幫助。

1 常見電信聯通5G與衛星地球站之間的干擾

根據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，國家發布的5G系統使用頻率與其他業務使用頻率存在干擾的可能性很大。

1.1 電信聯通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地無線電管理部門投訴，一段時間以來衛星地球站播出的視頻會議圖像不時出現馬賽克或黑屏現象，受影響的地區集中在城區范圍，在廠家對設備及后臺檢查后，排除了自身和內部干擾，疑似外部干擾。

我局對于衛星地球站干擾案例非常重視，經常關注相關的報道和信息，為了弄清楚衛星地球站的干擾情況，技術人員到現場進行了實地測試，通過分析得出干擾源來自聯通新建的5G基站，并與聯通運營商聯系協調，對方稱他們正在調試城區范圍的5G基站，在該地球站附近就有新上的5G設備。隨即聯通5G基站對基站進行開關機測試，基站關閉，干擾現象消失，確定為聯通新建5G基站干擾。

通過查看全省的民政部門衛星地球站的備案材料均為3842～3848 MHz，現場利用PR100在未接入放大器的情況下進行測試，未發現干擾信號。在3670～3710 MHz發現信號，通過測向確定為5G基站的雜散信號。從5G頻率分配結合該該部門的衛星頻率分布表（表1）可知，電信和聯通的5G頻譜一般不會對該部門的衛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 衛星接收系統特性

地面衛星接收系統主要由接收天線、高頻頭、高頻同軸電纜、功放器和衛星接收機構成，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，輸入室內衛星接收機。

圖1 地球站放大器原理

圖2 放大器實物

1.2.2 基站信號與衛星下行信號比較

通過聯通公司了解到該基站在3600～3700 MHz頻段內的無用輻射功率譜密度為-26 dBm/MHz，在3700～4200 MHz頻段內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，基站線性區最大輸出功率為53 dBm，理論上EIRP可達到78 dBm/100 MHz。可以看出該基站信號強度遠大于衛星下行信號強度。

1.2.3 地球站受5G基站干擾其他原因分析

依據ITU-RS.2199-0報告，當衛星接收站收到的干擾信號總功率超過-60 dBm時，LNB將產生飽和干擾。衛星接收機的輸入電平適應范圍為-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星地球站造成了阻塞干擾。

圖3 現場測試頻譜

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射天線間加裝帶通濾波器，并適當降低對應扇區的發射功率。

（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基站正處于試網期間，基站功率處于滿載，對地球站接收信噪比影響較大，導致流誤碼率升高，無法正常解調信號，圖像出現馬賽克現象，嚴重時會使LNA/LNB飽和引起接收信號中斷，導致接收監視黑屏。

2 移動5G與其他業務常見干擾

2.1 無線網橋與移動5G的干擾案例

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

技術人員利用PR100在受干擾區域測試，未發現明顯異常信號，排除了大功率設備干擾的可能性，技術人員讓移動公司關閉了周圍1千米以內的5G基站，很快就發現了一個微弱長發信號，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控無線網橋設備，通過開關機確定干擾源為電梯間安裝的無線傳輸設備。

圖4 查找的干擾源

圖5 現場測試頻譜

圖6 移動公司技術人員現場測試

2.2 干擾原因分析

由于電梯網橋生產制造商使用的都是4G時代頻譜規劃，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，他們仍然沿用著前期的頻段要求，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，若在空曠的環境下，該設備的影響范圍可達3千米。

根據對這些干擾的分析和查找結果統計，中國移動公司5G網絡2515～2675 MHz頻段的干擾集中體現前在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計表

2.3 干擾防范措施

根據當前移動公司部分地市后臺數據干擾統計（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 干擾類型分布統計

關于移動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傳設備干擾，可直接關閉監控設備，修改信道頻段，如果電梯系統頻點調整困難，可以協調電梯廠家更換電梯監控系統無線傳輸的用于5.8GHE無線網橋，避開移動5G頻段。

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

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

3 微功率設備對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人員趕赴現場排查。

技術人員從移動公司人員那里了解到，該干擾一直持續存在，且3扇區最為嚴重，1、2扇區次之，且對3扇區進行角度調整時發現，天線向下彎時干擾明顯變強。技術人員據此并結合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，技術人員對小區的單元樓進行逐棟排查，最后確定是小區住戶里使用的無線路由器產生了干擾，關閉該路由器后，干擾消失。

3.2 無線路由器對5G通信的干擾原因分析

根據國家的規定，無線路由器的2.4GHE工作頻段為2400～2483.5 MHz，功率一般為≤23 dBm，現在市場上很多無線路由器為了增加覆蓋效果，會改變發射參數，有的由于質量問題，在工作時間長了，參數會變得不穩定。類似微功率設備的干擾源功率小，利用手持設備在地面是很難監測到的，技術人員只能調用移動后臺的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，再利用手持設備近場測試和定位（圖9）。

圖8 后臺prb數據統計圖

圖9 現場測試頻譜圖

圖10 干擾源故障路由器照片

4 結束語

隨著5G通信的應用越來越廣泛，運營商也在積極重耕和調整相關頻段，近期，中國移動與中國廣電簽署啟動700 MHz 5G網絡共建。隨著無線電技術在人們生產生活中應用的逐步深入，未來關于5G通信的干擾也會逐漸增多。作為無線電管理部門，要做好各業務單位之間的頻率協調工作，共同為我國5G的發展保駕護航。