5G信號對廣播電視衛星地球站的干擾分析及對策

姜 偉

（白山市電視轉播臺，吉林 白山 134300）

1 廣播電視衛星地球站工作原理與5G信號干擾問題分析

廣播電視衛星地球站一般使用C波段作為下行頻段。C波段是我國廣播電視業務的核心頻段，其下行頻率范圍為3 400～4200 MHz，其中擴展C波段為3 400～3 700 MHz。根據工業和信息化部的規劃，我國5G網絡的主要工作頻段為3 300～3 600 MHz和4 800～5 000 MHz，其中中國電信和中國聯通的5G頻段為3 400～3 600 MHz，與衛星擴展C波段有部分重疊。這就意味著5G基站發射的信號和衛星下行信號可能會在同一頻率或相鄰頻率上發生碰撞，形成同頻或鄰頻干擾。同頻干擾是指5G基站發射信號和衛星下行信號載頻相同的干擾，這是最嚴重的一種干擾，因為它們完全重合，無法通過濾波等方式分離。鄰頻干擾是指5G基站發射信號和衛星下行信號載頻相鄰的干擾，這種干擾取決于衛星接收天線的高頻頭性能，如果高頻頭的選擇性不好，會使得5G干擾信號的部分變頻分量進入衛星有用信號的頻率范圍。5G信號的功率較高，如果與廣播電視衛星地球站的工作頻段相近或重疊，就會導致接收站的前端放大器飽和，無法正常接收衛星信號，從而影響廣播電視節目的傳輸質量和覆蓋范圍[1]。

5G基站信號對衛星接收系統的干擾影響主要取決于兩者之間的距離、方位、天線大小和方向、接收系統的損耗等因素。5G基站信號對衛星接收系統的干擾會導致接收載噪比和誤碼率等指標下降，影響衛星信號的質量和可靠性。5G信號對廣播電視衛星地球站的干擾會造成衛星接收系統載噪比和誤碼率等指標下降，影響衛星電視信號的質量和穩定性。

2 5G信號干擾排查流程

2.1 跟蹤衛星接收頻譜，搭建測試鏈路

廣播電視衛星地球站需要跟蹤衛星接收頻譜變化情況，以保證信號質量和覆蓋范圍。技術人員可使用頻譜分析儀，實時監測衛星信號的頻率、功率、帶寬、調制方式等參數，分析信號的特征和質量，發現并排除干擾源。借助信號跟蹤接收機，根據衛星軌道參數和天線的指向角，自動調整接收機的本振頻率和中頻帶寬，實現對衛星信號的鎖定和跟蹤，同時記錄信號的強度和誤碼率等指標。根據信號的強度變化，自動調節接收機的增益，保持輸出信號的恒定水平，避免信號過強或過弱導致的失真或噪聲。使用極化旋轉器，根據衛星信號的極化方式和角度，自動調節天線的極化方向，匹配衛星信號的極化狀態，減少極化損耗和交叉極化干擾[2]。

為評估5G信號對廣播電視衛星地球站的影響程度和干擾機制，應在衛星地球站附近搭建5G信號干擾測試鏈路，組織定點信號干擾測試，獲取經常出現的干擾信號波段與頻率信息，為制定相應的防護措施提供依據。首先應選擇一個合適的測試場地，滿足距離、障礙物、環境噪聲等條件，確保測試結果的可靠性和有效性。技術人員可使用電信設備配置一個5G基站模擬器，模擬5G信號的發射參數，如頻率、功率、帶寬、波束賦形等，設置不同的工作模式和場景。在場地附近組裝一個廣播電視衛星地球站模擬器，模擬廣播電視衛星信號的接收參數，如頻率、功率、帶寬、調制方式等，設置不同的工作模式和場景。在測試場地中布置好5G基站模擬器和廣播電視衛星地球站模擬器之間的連接線路，包括同軸電纜、光纖電纜、衰減器、隔離器等。設備配置完成后可開始測試，觀察并記錄廣播電視衛星地球站模擬器輸出信號的頻譜變化情況，分析5G信號對其造成的干擾效應和影響因素[3]。

2.2 全方位搜索干擾信號

首先可使用頻譜分析儀，該設備可測量不同頻率信號的功率和特征。通過對比衛星信號和5G信號的頻譜特征，可以判斷哪些頻段是受到干擾的，以及干擾的程度。頻譜分析儀還可以通過方向性天線或定向耦合器來確定5G干擾信號的方向和距離。這樣，衛星地球站就可以通過調整天線指向或增益來減少或避免干擾。其次可使用干擾抑制技術，該技術可在信號處理過程中，對5G干擾信號進行濾除或抵消。例如，可在衛星地球站使用自適應濾波器，根據信號的變化，自動調整濾波參數，以消除5G干擾信號的影響。或者，可以使用空時處理技術，利用多個天線或多個時刻的信號來分離衛星信號和5G干擾信號，并進行加權或相位調整，以增強衛星信號或抑制5G干擾信號[4]。

2.3 排查衛星下行接收系統的干擾信號

廣播電視衛星地球站是接收和轉發衛星信號的重要設施，其下行接收系統是保證信號質量的關鍵部分。下行接收系統可能會受到5G信號的干擾，導致信號失真或中斷。首先，工作人員需要監測下行接收系統的信噪比（SNR）和誤碼率（BER），以判斷是否存在5G干擾信號。一般來說，如果SNR低于正常水平或BER高于正常水平，說明下行接收系統可能受到了5G干擾信號的影響。此時，工作人員需要使用頻譜分析儀對下行接收系統的輸入信號進行頻譜分析，以觀察是否有異常的頻譜峰值出現。如果有，說明這些頻譜峰值就是5G干擾信號的表現。衛星下行信號接收系統的基本構成如圖1所示。

圖1 衛星下行信號接收系統的基本構成

其次，需確定5G干擾信號的頻率范圍和強度，以便于定位干擾源位置。為此，工作人員應使用可調諧濾波器對下行接收系統的輸入信號進行濾波，以分離出5G干擾信號。然后，工作人員需要使用功率計對濾波后的5G 干擾信號進行功率測量，以獲取其強度。同時，工作人員需要使用頻率計對濾波后的5G干擾信號進行頻率測量，以獲取其頻率范圍。最后，工作人員需要使用定向天線和方位角儀對5G干擾信號進行定向測量，以確定其方向。此時，工作人員可以記錄下方位角儀上顯示的方位角，并根據地理坐標和距離估算出5G干擾源位置。

3 有效應對5G信號干擾的技術措施

3.1 更換窄帶高頻頭，加裝抗干擾濾波器

5G信號的工作頻率占用了部分C波段衛星信號的頻率，導致C波段衛星信號接收受到嚴重的干擾。為了解決這個問題，可更換窄帶高頻頭。高頻頭是衛星天線的重要組成部分，其作用是將微弱衛星信號低噪聲放大和下變頻，輸出中頻信號。通常，C波段高頻頭工作頻率范圍是3 400～4 200 MHz，而5G信號工作頻率范圍是3 400～3 600 MHz，這就造成了很大頻率重疊。為了避免5G信號對高頻頭的飽和和混頻干擾，可以更換窄帶高頻頭，即只接收3 700～4 200 MHz的標準C波段信號，屏蔽掉3 400～3 700 MHz的擴展C波段信號。窄帶高頻頭的優點是對帶內信號有較好的通過性，對低于3 600 MHz的帶外信號有較大的衰減值，可以有效降低5G信號的影響。

濾波器是一種能夠根據頻率選擇性地通過或阻止信號的電子器件。在衛星天線中，工作人員應在高頻頭和饋源之間安裝帶通濾波器，進一步抑制5G信號引起的強帶外干擾。帶通濾波器的工作原理是只允許一定頻率范圍內的信號通過，而其他頻率信號則被衰減或反射。因此，應選擇工作頻率范圍為3 700～4 200 MHz的帶通濾波器，與窄帶高頻頭相匹配，從而達到雙重濾波效果。抗干擾濾波器的優點是對帶內信號有較低的群延遲，對低于3 500 MHz的帶外信號有較高的衰減值，可消除5G信號的導頻和峰值。通過更換窄帶高頻頭和加裝抗干擾濾波器，可有效地抵消5G信號對C波段衛星信號接收的干擾，保證衛星通信系統的正常運行。5G信號干擾協調區域如表1所示。

表1 5G信號干擾協調區域

3.2 安裝信號屏蔽器與反射網

信號屏蔽器是一種能夠發射同頻或相近頻率的干擾信號，從而抑制或屏蔽目標信號的設備。我們可以根據衛星地球站所使用的頻段，選擇合適的信號屏蔽器，并將其安裝在衛星天線附近，使其覆蓋衛星天線的接收范圍。這樣，當5G信號進入該區域時，就會被信號屏蔽器發出的干擾信號淹沒，不會影響衛星天線的正常工作。信號屏蔽器的優點是，屏蔽效果好，操作簡單，成本低。缺點是，可能會對其他無線設備造成干擾，需要合理規劃和管理。

反射網是一種能夠反射電磁波的金屬網狀裝置，可作為一種被動式的屏蔽手段，來減少或消除5G信號干擾。工作人員可根據衛星天線的方向和角度，選擇合適的反射網，并將其固定在衛星天線前方或周圍，使其形成一個對5G信號不透明的屏障。這樣，當5G信號射向該區域時，就會被反射網所反射或吸收，從而無法到達衛星天線。反射網不會對其他無線設備造成干擾，不需要電源和維護。

3.3 調整信號被接受功率與頻譜范圍

為消除或抑制5G信號干擾，可調整信號被接受功率和頻譜范圍。首先應調整信號被接受功率，根據不同的場景和需求，合理地設置5G基站和終端的發射功率和接收靈敏度，以達到最優的信號覆蓋和干擾控制。例如在高頻段，可采用波束賦形技術，通過調整發射波束的方向、寬度和增益，實現空域中的正交性，避免或減少波束碰撞造成的干擾。同時，也可采用接收波束賦形技術，通過選擇最佳的接收波束，提高接收信號的功率，限制來自其他方向的干擾。此外，在低頻段采用時域、頻域或碼域中的正交資源分配方式，以實現不同小區或用戶之間的干擾隔離。

衛星地球站應調整頻譜范圍，根據不同的頻段和業務類型，合理地劃分和使用5G網絡的頻譜資源，以避免或減少帶內干擾和帶外干擾。例如，在2.6 GHz頻段，由于與現網4G D頻段相近，為了不與4G網絡產生交叉時隙干擾，需要將5G幀頭延遲3 ms，并在網關中進行相應的配置。同時，在3.5 GHz頻段，由于可能受到電信CDMA800的四次諧波及CDMA800和FDD1800的互調產物的干擾，需要將這些干擾源與5G網絡分開部署或使用不同饋源。此外，在高頻段，由于存在大量非規劃的低功率無線接入點，并且各個接入點之間距離非常近，需要采用更靈活的干擾管理機制和信號檢測技術，例如基于非周期參考信號和時域/頻域測量限制的干擾測量方案，以及基于高級接收機的干擾協調方案等。

4 結束語

相關部門應加強5G基站和廣播電視衛星地球站之間的協調管理，制定合理的功率控制策略，控制5G基站的輻射功率和方向性，減少對廣播電視衛星地球站的干擾。重點提高廣播電視衛星地球站的抗干擾能力，采用高性能的前端放大器、濾波器、隔離器等設備，提高接收站和發射站的選擇性和隔離度，降低5G信號對衛星信號的影響。■