5G 基站對C 波段衛星信號干擾的分析與應對措施

張 鵬

（貴州省廣播電視局七六一臺，貴州 貴陽 550000）

0 引 言

隨著5G 基站建設步伐加快，5G 信號對C 波段衛星下行信號的干擾嚴重影響了發射機的正常播出，成為急需解決的問題。由于中國電信、中國聯通采用的5G 信號頻率與C 波段頻率有重疊，會對衛星地球站C 波段下行信號造成干擾。而貴州七六一臺地面數字電視廣播節目信號源主要接收來自中星6A 和中星6B 傳送的12 套央視AVS+標清信號。因此解決5G 信號干擾問題，是確保發射機安全播出的關鍵所在[1]。

1 干擾原因排查

自2020 年8 月以來，貴州七六一臺播出的12 套央視節目和1 套貴州衛視節目偶爾出現畫面卡頓、馬賽克等現象。更換高頻頭（Low Noise Block，LNB）和饋線后問題依然存在。用頻譜儀檢測衛星接收機的輸入電平在-51 dBm 左右，符合衛星接收機-65 ～-30 dBm 的輸入電平等級。因故障偶爾出現，要查找干擾原因，只能通過頻譜儀對衛星信號進行頻譜掃描。LNB 的下變頻頻率為950 ～1 525 MHz，在發生干擾時觀察頻譜發現有1 525 MHz 以外的信號出現，懷疑是由5G 信號干擾引起。用手機搜索5G 信號，軟件檢測到5G 信號的接收功率值偏低，還存在自動切換到4G網絡的現象。最終確定干擾問題是由5G 信號引起。

2 干擾原因分析

2.1 5G 基站使用的頻率

2018 年12 月，工業和信息化部向三大基礎電信運營商發放了全國范圍5G 中低頻段試驗頻率使用許可。其中，中國電信、中國聯通獲得的5G 試驗頻率與衛星地球站C 波段下行頻率有重疊[2]。運營商具體使用的5G 頻率如表1 所示。

表1 5G 信號頻率范圍

2.2 5G 基站覆蓋的范圍

按照覆蓋范圍和應用場景，目前5G 基站主要可分為宏基站（宏站）、微基站（微站）、皮基站（微微站、企業級小基站）以及飛基站（毫微微站、家庭級小基站）4 種類型。因微基站、皮基站及飛基站具有建設成本低、組網方便等優點，成為運營商的首選[3]。各類型基站的覆蓋范圍如表2 所示。

表2 5G 基站覆蓋范圍

2.3 5G 信號干擾的類型

由表1 可知，中國電信、中國聯通所使用的頻率為3 400 ～3 600 MHz，與C 波段LNB 工作頻段3 400 ～4 200 MHz 有200 MHz 頻率波段的重合，會對衛星C波段下行信號造成同頻干擾或者鄰頻干擾。5G 信號干擾衛星C 波段信號的原理如圖1 所示。

圖1 5G 信號干擾原理示意圖

2.3.1 同頻干擾

因中國電信、中國聯通所使用的頻率與C 波段衛星信號有200 MHz 頻率波段的重合，使C 波段下行信號受到同頻干擾，導致衛星信號接收載噪比下降甚至無法接收，可能導致圖像出現馬賽克或卡頓現象。

2.3.2 鄰頻干擾

由于衛星接收天線LNB 性能原因，對3 400 ～4 200 MHz頻段外的干擾信號濾波效果差，干擾信號進入LNB 工作頻段內，如果干擾信號加入LNB 的總功率超過-60 dBm，將使LNB 產生飽和干擾，引起LNB 產生大的非線性失真。這種非線性失真會導致一系列問題，例如帶內噪聲增加、互調干擾出現、接收信號頻譜擴展，還有可能造成LNB 損傷。另一個重要原因是L 波段（1 ～2 GHz）的5G 信號通過變頻后送到接收機的功率過高，當5G 干擾信號到達LNB 的功率為-60 dBm，L 波段向外部輸出功率為0 dBm，而衛星接收機只適用于-65 ～-30 dBm的電平等級輸入，功率過高容易造成衛星接收機出現飽和干擾和阻塞干擾，電視圖像出現馬賽克、卡頓等現象。如果采用C頻段衛星天線進行數據通信，將會使通信數據的誤編碼率變高、數據丟失，不能進行數據業務通信[4]。

3 應對措施

3.1 更換衛星接收高頻頭

由于中國電信、中國聯通所使用的5G 頻率為3 400 ～3 600 MHz，與C 波 段LNB 工作頻段3 400 ～4 200 MHz 有200 MHz 頻率波段重合，給C波段下行信號帶來同頻干擾，造成接收載噪比下降甚至無法接收，導致圖像出現馬賽克甚至卡頓。因此，更換頻帶為3 700 ～4 200 MHz 的高頻頭，避免與5G 頻段重合。抗干擾窄帶高頻頭頻率范圍在3 700 ～4 200 MHz，當干擾頻率小于3 600 MHz，信號衰減值約為45 dB，如果信號頻率小于3 500MHz，信號衰減值可以達到57 dB，因此抗干擾窄帶高頻頭能夠抑制小于3 600 MHz 的頻率帶來的干擾。

3.2 安裝抗干擾帶通濾波器

目前5G 基站建設處于快速發展階段，特別是地處城市周邊的衛星地球站更容易受到5G 信號干擾。安裝抗干擾帶通濾波器，能有效抑制C 波段接收天線的帶外干擾信號，對5G 信號的衰減進一步加大，抗干擾效果得到顯著提升。該濾波器相關指標如下：通帶范圍為3 700 ～4 200 MHz，帶內插損在3 700 ～4 200 MHz 小于0.4 dB；低于3 500 MHz時，帶外隔離度大于61 dB，在3 500 ～3 600 MHz，帶外隔離度大于60 dB，在4 400 ～4 800 MHz，帶外隔離度大于55 dB。貴州七六一臺受到5G 信號的干擾影響較小，更換窄帶高頻頭并加裝抗干擾帶通濾波器后，有效地解決了干擾問題。抗干擾帶通濾波器外形如圖2 所示。

圖2 抗干擾帶通濾波器

3.3 加裝金屬屏蔽網

針對5G 信號干擾，加裝金屬屏蔽網是最為有效的措施[5]。金屬屏蔽網能夠使天線主軸或者主瓣方向的信號得到有效接收，屏蔽其他方向的干擾信號。

要充分發揮金屬屏蔽網的效果，必須根據5G信號的波長來設定網格寬度。以5G 信號中心頻率3 500 MHz 為例，由公式“波長（λ）=波速（c）/頻率（f）”計算出波長為8.6 cm，所以金屬網格寬度建議在2 cm 以內，金屬屏蔽網接地，如圖3 所示。

圖3 金屬屏蔽網

3.4 增加節目信號源

根據國家廣播電視總局第62 號令要求，信號源應具備兩路不同的路由。貴州七六一臺以中星6A、中星6B 衛星信號為主路信號源，同時增加了一路從國家廣電干線網分配出的12 套央視AVS+標清信號，通過貴廣網絡IP 傳輸專網傳送至發射機房，使貴州七六一臺具備兩路不同路由的信號源，確保了地面數字電視的安全播出。

4 結 語

隨著5G 通信技術的普及和應用，5G 信號對衛星地球站的干擾問題越發嚴重。本文對5G 信號干擾原因進行探討，提出了更換衛星接收高頻頭、安裝抗干擾帶通濾波器、加裝金屬屏蔽網以及增加節目信號源等具體應對措施，供同行參考。