5G信號干擾衛星電視信號的影響及解決措施

鄧運鵬

（山東廣播電視臺，山東 濟南 250062）

0 引 言

2019年6月6日是我國5G通信技術的一個里程碑[1]。我國工業與信息化部對中國廣電網絡股份有限公司（簡稱中國廣電）、中國移動通信集團有限公司（簡稱中國移動）、中國聯合網絡通信集團有限公司（簡稱中國聯通）、中國電信集團有限公司（簡稱中國電信）等公司頒發了5G通信技術運營商用牌照，2019年成為我國5G技術商用元年。5G技術產業已經成為我國重要的戰略發展規劃目標[2]。2019年，工業與信息化部為了指導5G技術產業的有序、健康、高效發展，頒布了《3 000-5 000 MHz頻段第五代移動通信基站與衛星地球站等無線電臺（站）干擾協調指南》，針對5G對我國衛星廣播電視頻段信號干擾問題[3]，為了有效解決未來5G技術基站的大面積建設對衛星電視信號干擾的不良影響，分析干擾等問題形成的主要原因，提出了針對性的管理辦法與解決措施，以保障5G技術產業與衛星電視產業的同步、健康、高速發展[4]。

1 5G信號干擾衛星電視信號的原因分析

1.1 5G技術現狀

5G通信技術擁有大容量、低時延等優勢，為社會各領域、行業、產業帶來了巨大的機遇。依據第三代合作伙伴計劃（3rd Generation Partnership Project，3GPP）定義，5G信號的頻段主要分為兩個部分，即FR1，450～6 000 MHz；FR2，24 250～ 52 600 MHz[5]。中國廣電、中國移動、中國聯通以及中國電信四家運營商分別使用的5G信號頻段如 表1所示。

表1 四家公司的5G技術信號頻段表

由表1相關數據可以看出，中國廣電衛星電視信號的C波段與中國聯通、中國電信的5G頻段出現了重疊的情況。

由于衛星與地面信號接收器具有較遠的間距，信號傳輸過程中會出現較大的損耗。5G通信需要大量的基站來支持5G信號的正常運行，因此會出現5G基站射頻單元被布置在衛星接收天線附近的問題[6]。在這樣的環境下，基站發射的信號可能會被衛星接收天線接收到，并送入衛星接收機中，影響衛星電視信號接收機的低噪聲放大器[7]，并降低接收誤碼率與接收載噪比等性能參數指標，導致衛星電視信號的傳輸與解碼被嚴重干擾，衛星電視在轉播或直播電視節目時就會出現花屏、聲音抖動以及視頻馬賽克等問題[8]，衛星接收機甚至會出現連接不上衛星信號的情況。

1.2 5G信號干擾衛星電視信號的原因分析

衛星電視信號的C波段下行接收系統擁有自我保護措施，可以有效阻止外界干擾信號源在下行鏈路中傳輸。下行接收系統由光傳輸網絡系統、接收天線系統、衛星接收器、高頻頭以及饋源等五個部分組成[9]。下行接收系統可以防止本地信號被干擾，避免信號傳輸出現異常問題。C波段下行接收系統利用衛星接收天線，將信號反饋至饋源中，同步將信號傳送至高頻頭中，對信息進行變頻與放大，保障信號的接收質量[10]。高頻頭主要利用混頻電路進行信號處理，最終得出中頻信號，實現對特定頻率信號的單獨接收功能。現階段，衛星電視C波段高頻頭的接收頻率為3 400～4 200 MHz，與5G信號中的中國聯通頻段、中國電信頻段出現了重合[11]。由于5G信號功率相對比較高，衛星電視接收站如果接收到了超過-60 dBm功率的干擾信號，就會使接收器出現干擾與飽和的情況，影響衛星電視信號的效果與質量。信號干擾的原理如圖1所示。

圖1 信號干擾圖

2 解決措施

了解信號干擾產生的機理后，可采用相對應的解決措施，來提高衛星電視信號對5G信號的抗干擾能力，保障衛星電視信號為人們提供高質量服務。

2.1 設置好干擾協調區域及保護間距

以當地相關政府職能部門作為主要負責單位，對5G運營商和衛星電視臺進行協調溝通，搭建雙方的信息聯動機制，首先滿足當前5G通信終端用戶需求，同步對現有衛星電視業務進行保護，協調5G通信運營商對衛星電視臺附近的5G基站發射功率進行有效的調整，降低5G信號對衛星電視信號的干擾。相關職能部門為雙方信號站的布置與建設設置好干擾協調區域，對雙方信號站之間的保護間距做好規劃。

2.2 增加衛星電視信號的接收鏈路

衛星電視臺需要增加對衛星電視信號的接收鏈路，保證衛星電視除C波段衛星接收信號外，還具有備用接收信號，如Ku波段接收信號以及華數有線前端網絡接收信號，保證衛星電視臺可以用多路信號實現矩陣接入切換功能，保證衛星電視的正常運作，服務公眾。

2.3 采用窄帶高頻頭消除干擾信號

通過對衛星電視信號中的C波段衛星系統信號頻段和5G信號頻段的分析，可以采用窄帶高頻頭（頻率為3 700～4 200 MHz）來消除干擾信號。該窄帶高頻頭具有耐久性強，抑制干擾信號的能力大于或等于55 dB等優點，能夠有效地對5G信號進行隔離，避免衛星電視信號在轉播中出現聲音抖動和圖像馬賽克的問題。

2.4 用大口徑衛星接收天線減少干擾

5G信號向空間發射后，遇到障礙物或者建筑物時，會出現散射或是反射，由此產生的場強比衛星電視下行信號強數倍之多。衛星電視信號接收天線在接收某一個信號時，天線所處的極化角、方位角和俯仰角都是固定、不會改變的，通過對衛星電視信號的接收天線進行調整，將天線的口徑變大，能夠使天線的主瓣寬度變窄，可以增強其方向性，提高增益效果。對接收天線主瓣方向的準確調整，能夠讓接收天線無限接近干擾信號的輻射盲區，同時精準調整接收天線對準衛星發射端口，可以有效地降低5G信號的干擾。

2.5 用C波段濾波器抑制信號

在饋源與高頻頭之間設置帶通濾波器，也可以有效降低干擾。帶通濾波器的頻率為3 700～ 4200 MHz，固定安裝在饋源與高頻頭中間。

2.6 增加屏蔽網

對衛星電視信號接收的地面鍋加增屏蔽網，可以對部分5G干擾信號進行屏蔽，以滿足衛星電視信號接收處理的可靠性需求。

3 結 語

隨著5G技術的發展，5G信號對衛星電視信號的干擾也日益增長。本文通過設置干擾協調區域及保護間距、增加衛星電視信號的接收鏈路、采用窄帶高頻頭消除干擾信號、用大口徑衛星接收天線減少干擾、用C波段濾波器抑制信號以及增加屏蔽網等解決措施，來保障衛星電視信號免于被5G信號干擾，保證衛星電視信號的安全與可靠，使其有效地為受眾提供高質量服務。