5G基站對C波段衛星接收站的抗干擾研究

徐姍姍

（國家廣播電視總局五二三臺，吉林長春 130000）

5G技術的快速發展標志著我國已全面進入5G時代，5G基站建設大力開展。我國電信四大運營商所獲得的5G頻段為中國移動2.6 GHz頻段（2.515～2.675 GHz）、4.9 GHz頻段（4.8～4.9 GHz），共260 MHz帶寬的5G頻率資源；中國電信3.5 GHz頻段（3.4～3.5 GHz），共100 MHz帶寬的5G頻率資源；中國聯通3.5 GHz頻段（3.5～3.6 GHz），共100 MHz帶寬的5G頻率資源；中國廣電0.7 GHz頻段（0.703～0.733 GHz/0.758～0.788 GHz）+4.9 GHz頻段（4.9～4.96 GHz），“低頻+中頻”協同組網；3.3～3.4 GHz頻段用于5G室內覆蓋，為中國廣電、中國電信、中國聯通三家企業在全國范圍共同使用。2019年，中信網絡（中信集團）獲得牌照，成為第五大電信運營商，中國廣電將聯合中信集團共同承建5G網絡。

1 5G基站及5G信號的識別

截至2021年3月底，我國建成5G基站81.9萬個，占全球70%以上，建成全球規模最大的5G獨立組網網絡，5G應用創新案例已超過9 000個，5G正快速融入千行百業。5G基站是5G網絡的核心設備，提供無線覆蓋，實現有線通信網絡與無線終端之間的無線信號傳輸。基站的架構、形態直接影響5G網絡的部署。由于頻率越高，信號傳播過程中的衰減也越大，5G網絡的基站密度將更高。區別于2G、3G、4G基站，5G基站具有顯著的外部特性，原有基站相比，外形較短、較寬，體積較小，大部分位于桿塔的中下部，不同運營商的基站可以共享一個鐵塔。

除了工作頻段不同，5G信號從射頻頻譜上看基本一致，5G信號在頻域上的分布與是否有終端使用流量關系密切?，F階段，5G基站開機后，終端沒有下載業務，總功率較低，在實際測量中發現，部分未進行配置的基站，空載狀態的實際信號帶寬約為15 MHz；5G終端與基站建立連接且滿負荷下載時，頻率將占滿傳輸帶寬，約為100 MHz，此時功率將達到最大，比空載時的平均功率高約25 dB，可能干擾廣播電視C波段衛星接收站設施。

C波段頻率范圍主要為擴展C波段（3.4～3.7 GHz）和標準C波段（3.7～4.2 GHz），中國電信與中國聯通的3.5 GHz主流5G建網頻段易對C波段衛星接收站產生干擾。通過對相關文獻的研究梳理以及結合實際工作經驗發現，如何評估并快速解決廣播電視衛星接收站的干擾問題，全力保障安全播出，已經成為影響5G基站大規模建設的關鍵課題。

基站遠景如圖1所示。

圖1 基站遠景圖

2 5G信號干擾原因

衛星接收系統一般由衛星接收天線、饋源、高頻頭、功分器、接收機等組成。高頻頭（LNB）主要是將饋源輸出的衛星信號放大，變頻為衛星接收機能夠接收的L頻段。國內LNB工作頻段為3.4～4.2 GHz，變頻后為950～1 750 MHz。結合我國電信五大運營商的已獲權限，5G基站頻率范圍為3.4～3.6 GHz，C波段工作頻率范圍為3.4～4.2 GHz，進入衛星接收站的5G信號功率超過了-60 dBm時，高頻頭就會產生飽和干擾；進入衛星接收站的5G信號功率接近-60 dBm時，高頻頭的輸出信號功率約為0，根據廣電規范，接收機的輸入信號范圍為-65～-30 dBm，接收機的輸入電平過高，可能導致下一級衛星接收機產生飽和干擾或阻塞干擾，嚴重時可造成設備損壞，影響安全播出保障工作。

衛星接收站頻譜和5G基站頻譜出現重疊時，導致衛星接收站C波段被干擾，信號接收性能失真。5G基站對C波段衛星接收站產生的干擾主要有同頻干擾、領頻干擾和飽和干擾等，干擾程度取決于5G基站的地理位置及其所能接收的干擾信號功率。

3 5G基站抗干擾實施方法

3.1 干擾保護距離影響因素

（1）5G基站發射功率、基站位置、天線高度、天線特性及基站天線下傾角等；（2）廣播電視衛星接收站設備工作頻段、接收機性能、帶外抑制性能、抗阻塞性能、天線設置位置和高度、工作方位角和仰角等；（3）5G基站和衛星接收站的隔離情況，包括收發天線空間隔離、信號傳輸損耗衰減、建筑物隔離等。

3.2 干擾保護距離的確定

因衛星接收站所用天線具有方向性，實際場景下的干擾保護距離確定應結合被干擾無線電臺實際使用天線的方向圖進行分析。在缺少衛星接收站天線輻射方向圖特定信息時，可運用國際電聯ITU-RS.465建議書提供的“用于2～31 GHz頻率范圍協調和干擾評估的衛星固定業務接收站天線參考輻射方向圖”為工程評估參考。

城區環境下5G基站與3.4～3.6 GHz頻段衛星地球站的參考干擾保護距離，在衛星接收站接收天線主軸2°范圍以外區域減小至少5 km。相關單位可在分析上述技術的基礎上，通過實際測試驗證方式進行抗干擾距離確定。

3.3 干擾緩解措施

為解決飽和干擾問題，首先需在3.7～4.2 GHz頻段的衛星接收站加裝濾波器，或將其更換為低噪聲LNA、LNB，并增加45 dB的隔離度。還可以通過調整5G系統基站站址布局形式實現，避讓衛星接收站接收天線主瓣方向，如果基站位于衛星接收站接收天線第一旁瓣、副瓣或背瓣方向，主瓣方向可增加20～34 dB的隔離度。通過加裝屏蔽網、調整5G系統基站最大輻射方向和下傾角，降低5G基站發射功率，達到緩解干擾目的。

3.4 抗干擾技術措施

在開展5G基站建設中，部署大量無線設備，安裝地點非常復雜，彼此間會產生相互干擾問題，應綜合分析造成干擾的主要原因。（1）無線設備本身存在故障，5G網絡運行時，頻道發射錯誤信號，信號質量受到影響：（2）無線設備安裝配置缺乏規范化，造成5G信號靈敏度不佳。

5G網絡干擾主要指的是無線電干擾，干擾因素主要包括互調干擾、帶外干擾。為有效解決信號相互干擾問題，在基站建設之初，設計、施工人員應從源頭上進行控制，確保信號傳輸穩定性，提升控制管理效率。應用相關技術實施抗干擾時，應對基站無線電發射設備進行全電磁檢測，降低自身干擾，定期檢查發電設備，發現問題及時進行處理，降低信號間的相互干擾。

窄帶濾波器通常用無源波導帶通濾波器，要求通帶范圍為3.7～4.2 GHz，駐波比≤1.4，插入損耗≤0.5 dB，抗干擾信號能力抑制度≥55 dB。在饋源與高頻頭之間安裝濾波器，此過程中需注意接口的匹配與工藝技術選擇，防止5G信號從接口串進高頻頭。國內衛星信號接收站大部分都采用饋源與LNB一體的高頻頭，為降低干擾，需更換饋源和LNB。

C波段衛星接收站所應用的高頻頭，其工作頻段為3.4～4.2 GHz，針對此種頻段LNB，需更換為窄帶高頻頭。要求更換的高頻頭在其線性工作范圍內的增益超過50 dB，即使輸入端口輸入頻率在3.3～3.6 GHz，LNB仍能持續正常工作，保障了信號傳輸穩定性，加裝濾波器或更換高頻頭均能夠有效屏蔽5G信號干擾。前者成本低，后者因體積小、重量輕、占據空間小，使支撐桿負重減少等優勢成為目前解決C波段衛星信號接收被5G信號干擾的兩種主要方法。還可以根據實際情況采取其他措施：在加裝C頻段濾波器基礎上，更換具備濾波能力的LNB；改變5G基站天線方向，利用天線方向性進行干擾抑制。對5G基站天線最大輻射方向與下傾角進行調整，可增加0～8 dB的隔離度；降低5G基站發射功率。國際電聯ITU-RS.1432-1建議書明確提出，在晴空條件下，干擾信號最大值應比衛星接收站接收系統噪聲功率低12 dB，可適當減小5G干擾信號對衛星信號的干擾。將金屬屏蔽設備加裝在衛星接收天線周圍并接地，實現對周邊5G干擾信號的弱化；在LNB輸出端加裝L頻段濾波器，濾波器通帶范圍一般為950～1 450 MHz，可將隔離度增加30 dB以上，但此操作可能會產生3 dB以上的衰減；調整5G基站位置，盡量避開衛星地球站接收天線凈空方向；調整衛星接收站臺站位置，調整5G基站與衛星接收站的距離，降低信號間的干擾。

改造后的C波段衛星接收天線如圖2所示。

圖2 改造后的C波段衛星接收天線

4 結語

按照預案要求進行改造，對無線電臺衛星接收站的衛星接收天線安裝了C波段濾波器，結果顯示接收信號良好，暫無明顯干擾現象。隨著近年來5G網絡的快速發展，5G基站建設力度逐漸加大，基站數量逐年增多，5G信號對相關業務干擾也越來越嚴重。針對干擾，相關機構應給予重視，在分析5G信號干擾原因的基礎上，做好預防保障工作，確定干擾保護距離，統一規劃、規范化建設廣播電視衛星接收站和5G基站及網絡視聽、網絡安全保障系統，在推動廣播電視事業高質量發展的同時，加快推進5G網絡建設和產業發展。