5G信號對中波廣播信號源的干擾研究

許博寧

（山東省廣播電視局，山東濟南 250000）

0.引言

中波廣播乃是現代重要傳媒形式之一，其不僅豐富了人們的業余生活，更是發布國家、社會及企事業團體等消息的重要途徑。5G是最新一代的通信技術，近年來，隨著5G的迅速發展，5G信號對中波廣播信號源的干擾問題也越來越嚴重，導致中波廣播出現了一些明顯的覆蓋質量低、收聽效果差等問題。而5G信號對中波廣播信號源產生干擾的原因是多方面的，具體的干擾類型也不止一種，只有加強相關研究，才能夠尋找到有效的抗干擾措施。

1.相關概念簡介

1.1 5G

5G即第五代通信技術。與前面幾代的通信技術一樣，5G的核心技術乃是蜂窩移動通信，但5G又與前面幾代的通信技術存在一些不同之處，其在分類上并非是屬于新型無線接入型技術。5G以專業角度來分析，本質上是屬于一種兼備智能性、融合性、節能性、泛在性以及廣帶性的新型網絡結構。5G最突出的特征就是其超低的網絡延遲和超高的網絡峰值速率。具體來說，5G的性能指標主要有：

（1）網絡峰值速率能夠達到10-20Gbit/s，可以有效滿足高清視頻傳輸、VR傳輸等大型數據傳輸的需求；（2）空中接口時網絡延遲能夠控制在1ms以內，可以有效滿足自動駕駛、遠程醫療等實時應用的需求；（3）擁有百萬連接/平方公里的設備連接能力，可以有效滿足物聯網通信的需求；（4）在連續廣域覆蓋與高移動性的情況下，用戶體驗速率能夠達到100Mbit/s；（5）頻譜效率能夠高于LTE 3倍以上；（6）可以移動性支持500km/h的高速移動；（7）流量密度能夠達到10Mbps/m以上。相較于上一代4G而言，5G的數據處理速度更快、容量更大、連接規模更大、成本更低。5G的出現使得網絡融合得以更進一步實現，基于5G下人與物之間真正實現了高效、自由以及安全的聯通。

5G的無線關鍵技術標準重點在于滿足靈活多樣的物聯網需要，基于OFDMA和MIMO，5G為能夠有效支持3大應用場景而進行了靈活的全新系統設計。5G的頻段不同于4G只支持中低頻，其充分考慮到了中低頻資源有限的現實情況，在支持中低頻的同時也支持高頻頻段。中低頻主要是為滿足基本的覆蓋與容量需求，高頻則主要是為滿足在熱點區域進一步提升容量的需求。5G針對中低頻與高頻進行了統一的技術方案設計，且同時支持百MHz的基礎帶寬。5G還采用了新型信道編碼方案LDPC和Polar、大規模天線技術以及多層/多站數據重傳技術等，其目的是支持高速率傳輸、更優覆蓋、低時延以及高可靠。而在網絡關鍵技術方面，5G則是應用的全新服務化架構，通過全服務化設計和服務化描述，從而具備模塊化網絡功能，支持靈活部署、差異化業務場景、按需調用，真正實現了功能重構和能力開放，且更有利于發揮出IT開發實力與網絡潛力。

1.2 中波廣播

無線電波一般是在與地面相距50km～300km的電離層中進行傳播，根據其波長的不同又可分為長波無線電波、中波無線電波、短波無線電波、超短波無線電波、微波無線電波。不同波長的無線電波的傳播特性與作用功能也各不相同，一般情況下，長波和中波多用于無線電廣播、通訊、導航等領域，短波多用于遠距離的國際無線電廣播、無線電通訊等領域，超短波和微波多用于近距離的傳播和衛星無線電信號下的傳播領域。

根據我國目前對于無線電波的劃分標準，中波的載波頻率是在531kHz～1602kHz范圍內，且每隔9kHz為一個頻點。理論上來說，中波廣播可以通過天波或是地波來進行傳輸，但由于在白天時受太陽的影響而經常沒有天波，所以在現實中多是通過地波來進行傳輸；夜晚時也會同時通過天波來進行傳輸，天波經電離層反射能夠將信號傳輸至幾千公里外，且傳輸穩定、電磁波覆蓋范圍廣、磁場污染小、接收設備成本低、抗干擾能力強、可支持定向傳輸。一般情況下，中波廣播發射臺站信號系統都主要是由4個部分組成的：（1）矩陣切換器；（2）衛星接收機；（3）信號接收設備；（4）音頻處理器。其具體的工作運行步驟為：第一步，由信號接收設備對中波信號進行接收并同時做出調制解調；第二步，由衛星接收設備對經過調制解調后的信號數據進行進一步深度處理；第三步，由操作人員在衛星接收設備的數據上輸出調節所需信號結果；第四步，由音頻處理器對信號做分析加工處理，注意要確保加工處理后的數據能夠在規定區間內得出一個峰值固定的數據結果；最后一步，由矩陣切換器優選多路信號源并經發射機將之導出。

2.廣播的發展背景及其重要性

廣播誕生于20世紀20年代，是一種通過無線電波或者導線來傳送聲音的新聞傳播媒介，其中，通過無線電波來進行傳送的稱為無線廣播，通過導線來進行傳送的則稱為有線廣播。我國境內的第一個無線電公司廣播電臺是在1923年1月由一位美國人在上海創辦的，1926年10月，我國終于自主創辦了第一個無線電公司廣播電臺—哈爾濱廣播電臺。時至今日，廣播仍然是國家重要的信息發布手段之一，在人們的生產生活中發揮著至關重要的作用。目前我國的廣播體系中主要包含了2部分：電視廣播與收音廣播。這兩者是2種不同的信號傳播方式，其中，電視廣播具有視聽畫面相結合的特征，能夠實現直觀、真實、生動的信息傳播；收音廣播則具有接收設備體積小、方便、靈活等優勢，且其又可分為調頻廣播與中波廣播兩種形式，前者音質和清晰度更好但傳輸距離較短，后者則可支持遠距離信號傳播。

廣播發射機是廣播信號傳輸的關鍵設備。廣播發射機是源于發射機技術，發射機技術及設備已經經歷了將近一個世紀的發展，其最高峰的發展階段是在計算機技術誕生及高速發展以后。在發射機技術的影響下，廣播發射機也得到了迅速發展及經歷了幾次重大變革。最早時期的廣播發射機是電子管發射機，后來其逐漸發展為了全固態PDM機，再后來又發展為了全固態DAM廣播發射機，也是現在所普遍應用的廣播發射機。經過數10年的研究、應用及發展更新，目前廣播發射機無論是在設備本身質量上面、還是操作技術上面，均擁有了極大的突破，這使得其設備運行越來越穩定、故障發生概率越來越低、停播率直線下降，以及設備維修能力和安全播出保障能力也得到了極大提升。

總的來說，廣播的主要作用是在于其能夠及時發布國家、社會及企事業團體等層面的重要消息，讓群眾和社會各界及時了解到相關信息，尤其是一些自然災害信息、疫病信息、反恐防爆信息、應急搶險信息、救援信息、各類特重大事故信息等。通過廣播來統一發布這些信息，既能夠在一定程度上緩解人們的緊張情緒，又方便進行統一部署和安排，從而更好地保障社會穩定和人民生命財產安全。由此可見，廣播的重要性是不可替代的。

3.5G信號對中波廣播信號源的干擾分析

3.1 5G信號對中波廣播信號源的干擾原因

5G信號所占用的頻段多是集中分布在幾個頻段區間：（1）3300Hz～3400Hz 區間 ；（2）3400Hz～3600Hz 區間 ；（3）4800Hz～5000Hz區間。通過與中波廣播信號源的常用頻段分布區間進行比照可以發現，5G信號與中波廣播信號源的常用頻段區間存在一定的干擾；換言之，5G信號的傳輸在一定程度上對我國目前的中波廣播電視業務產生了干擾[1]。

通過進一步的分析來看，5G信號與中波廣播信號源重疊的頻段最主要是分布在2個頻段：（1）波長C波段5900Hz～6500Hz上行頻段；（2）波長C波段3400Hz～4200Hz下行頻段。5G干擾信號往往會經信號系統設備而偽裝成正常的音頻數據，從而對數據信號的正常調制與解調產生影響，導致中波廣播發射臺站發生信號接收錯誤[2]。

3.2 5G信號對中波廣播發射臺站信號接收系統的干擾模式

5G信號對中波廣播發射臺站信號接收系統的干擾模式來看，其主要具有3種類型：（1）同頻干擾；（2）鄰頻干擾；（3）飽和干擾[3]。首先，當5G信號頻段與中波廣播電視臺運行的信號頻率相同時，即會造成同頻干擾，其重復的頻段區間主要集中在3400Hz～3600Hz；當5G干擾信號的波長約為4000Hz，而中波廣播電視臺的運行設施又正對生活區時，中波廣播發射臺站接受的信號會受到干擾，導致信息處理的準確度降低、錯誤概率上升。其次，當5G信號的部分頻段分量進入到中波廣播發射臺站接收器的有用信號頻率區間時，即會造成鄰頻干擾，其頻段區間主要集中在3600Hz～4200Hz，這種情況主要是由于中波廣播衛星接收天線的高頻性能所導致的。最后，當5G信號干擾源的總功率＞60dB時，即會造成飽和干擾，其信號波長主要集中在3400Hz～3700Hz，這種情況主要是由于中波廣播數據信號功率遭受了5G干擾源功率的壓制所導致的[4]。

4.5G信號對中波廣播信號源的干擾預防措施

近幾年，隨著5G發展速度的不斷加快，5G基站的建設規模日益擴大、EMF的空間分布復雜程度日益提高，相應的5G信號對中波廣播信號源造成的干擾情況也越來越嚴重。在此背景下，必須要進一步加強5G信號對中波廣播信號源的干擾研究，結合實際情況采取科學有效的干擾預防措施，以盡可能減少中波廣播信號源所受到的干擾。

4.1 同頻干擾的預防措施

5G信號對中波廣播信號源所造成的同頻干擾的強度，通常是與幾項因素密切相關：（1）5G信號的發射功率，其發射功率越強則5G信號對中波廣播信號源所造成的同頻干擾強度越大，反之則干擾強度越小；（2）5G基站與中波廣播發射臺站之間天線的距離，其距離越短則5G信號對中波廣播信號源所造成的同頻干擾強度越大，反之則干擾強度越小；（3）中波廣播發射臺站接收信號系統的性能，其性能越差則5G信號對中波廣播信號源所造成的同頻干擾強度越大，反之則干擾強度越小[5]。基于此，為了有效減少5G信號對中波廣播信號源的同頻干擾，應盡量加大5G基站與中波廣播發射臺站之間天線的距離，并不斷提高中波廣播發射臺站接收信號系統的性能。在具體實踐中，應在進行5G基站選址前先做好充分的實地調研，詳細了解區域廣播衛星站及天線接收的基礎建設情況，并進行嚴密的電磁計算和環境測試，然后再在有關部門的協調下合法建設5G基站點，以確保廣播衛星電視與5G網絡的和諧共存[6]。

4.2 鄰頻干擾的預防措施

經對5G信號對中波廣播信號源的鄰頻干擾進行研究可知，通過將傳統的寬帶低噪聲變頻放大器替換為窄帶低噪聲變頻放大器，并同時增設濾波器等設備，能夠有效降低5G信號對中波廣播信號源所造成的鄰頻干擾強度[7]。基于此，為了有效減少5G信號對中波廣播信號源的鄰頻干擾，應盡量提高中波廣播衛星與5G數據傳播的效率及中波廣播下行信號與5G數據的偏差程度，使中波廣播下行信號對5G數據的功率占比得到提升。在具體實踐中，應充分結合實際情況來展開全面分析，采取合理的抗鄰頻干擾方案，以從根本上預防鄰頻干擾的發生。

5.結語

在現實中5G信號對中波廣播信號源的干擾是不可避免的，但干擾程度有輕有重，可以通過采取一些科學有效的手段來降低其干擾程度。尤其是針對同頻干擾與鄰頻干擾這2種主要干擾類型，應分別制訂合理的抗干擾方案，以降低抗干擾的程度。