5G 時代廣電C 頻段衛星的抗干擾對策

李 海

（鹽城廣播電視總臺，江蘇 鹽城 224005）

0 引言

目前，我國5G 網絡已步入試運行階段，但其中的C 頻段信號與衛星通信系統的下行信號存在顯著干擾問題。自2019 年7 月起，鹽城廣播電視總臺的C 頻段衛星接收受到嚴重干擾，尤其是中星6B 的垂直極化節目信號，出現了大量馬賽克、雪花以及不能鎖定等現象。同時，中星6B 的水平極化節目也出現問題，對中央廣播電視總臺（以下簡稱央視）多個頻道及多個省級頻道的轉播造成了重大影響。

廣播和氣象衛星的下行工作頻率位于3 700 ～4 200 MHz 的C 波段，另有下行擴展C 波段頻率為3.4 ～3.7 GHz。然而，這一頻段與5G 網絡現有的上行頻率沖突比較明顯[1]。我國三大通信公司的下行頻率分別是中國電信3.4 ～3.5 GHz，共計100 MHz；中國聯通的下行頻率為3.5 ～3.6 GHz，總計100 MHz；中國移動通信的頻率范圍為2.515 ～2.675 GHz 與4.8 ～4.9 GHz，共計260 MHz。在頻帶方面，中國移動在3 700 ～4 200 MHz 范圍內，對C 頻段的下行信號幾乎無干擾。而中國電信和中國聯通的頻帶對衛星C 頻段信號干擾較大，尤其是中國聯通的5G 頻段。

針對這一問題，我國工業和信息化部采取了一系列措施，發布了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）干擾協調管理辦法和干擾協調指南，提出了保護C 頻段免受5G 基站干擾的對策。工業和信息化部發布干擾協調管理辦法和干擾協調指南，加強協同管理，推動技術創新，為解決5G 基站與衛星地球站等無線電臺（站）的干擾問題，保護C 頻段免受5G 基站干擾提供了有力保障，不僅有利于我國衛星通信事業的發展，也為5G 技術的廣泛應用創造了良好的環境。

1 5G 信號干擾原因分析

當前，人們普遍關注的一個問題就是5G 信號對廣播、電視、衛星等通信系統的干擾。該干擾源于高頻頭（Low Noise Block，LNB）對衛星信號接收的影響，導致LNB 無法正常工作。接收機接收到異常的L 波段數據，這些數據實際上是由LNB 發送的，會導致解碼數據混亂，進而無法進行正常解碼。5G 信號頻段與廣播電視衛星所接收的信號相近，因此極易對廣播電視衛星信號接收造成干擾。當5G 信號與衛星接收信號處于相同頻段，5G 信號的存在將嚴重干擾LNB 接收衛星信號，導致接收到的數據發生改變。這些改變的數據經過放大、處理后，由衛星接收機接收。然而，接收機所能接收的已非常規廣播電視信號，因此無法正確解碼，從而導致廣播電視信號的混亂和解碼節目的錯誤[2]。

向衛星接收天線發送的衛星信號具有較長的傳輸距離和較低的輸入電平。通常，常規LNB 的接收頻率在3 400 ～4 200 MHz。而3 400 ～3 600 MHz為中國聯通的5G 信號頻率，信號不僅強度高，而且很穩定。因此，在此頻段，LNB 只能接收到5G信號，無法對衛星信號進行解碼。雖然3 700 ～4 200 MHz 的窄帶LNB 在抑制5G 波段噪聲方面具有顯著效果，但是5G 波段信號卻會引發LNB 的“飽和”，從而影響其性能。在較為嚴重的情況下，這種“飽和”甚至可能導致LNB 元件受損，進而無法正常使用。當衛星基站接收到干擾信號總功率超過-60 dBm，能引發LNB 嚴重破壞。在此過程中，高頻L 波段5G 信號的接收導致衛星接收機出現顯著的“馬賽克”效應。然而，當處于低噪聲塊（-60 dBm），5G 的L 波段輸出功率可達0 dBm。而衛星接收機的輸入電平可調范圍在-65 ～-30 dBm。如果輸入電平過高，可能導致衛星接收機飽和或堵塞，進而引發信號接收異常。

2 廣電C 頻段衛星抗5G 干擾對策

5G 通信對衛星廣播系統的干擾主要表現在其對衛星LNB 接收信號的影響，從而導致衛星接收機無法正常工作。通過對窄帶LNB、C 波段及L 波段濾波器進行優化設計，結合優化的降噪參數匹配模擬與介質濾波器設計，實現屏蔽5G 基站對鄰近C頻段衛星接收站的不規則干擾，可以保障C 頻段衛星信號的正常接收，具體如圖1 所示。

圖1 抗5G 干擾實現衛星通信功能圖

2.1 設計C 頻段高頻濾波器

為了消除干擾信號的影響，需要對C 頻段高頻濾波器進行設計，通過物理手段將工作信號與干擾信號進行分離。這不僅能有效地提升接收機輸出信噪比，而且能保證有用信號的輸出，如圖2 所示。當輸出信號強度衰減超過3 dB，濾波器中心頻率點即為濾波器的截止頻率。一旦實際頻率超過截止頻率的噪聲和干擾信號，濾波器的阻帶就能大幅削弱其影響。因此，設定C 頻段高頻濾波器的工作參數時，應優先考慮將有用信號的工作頻段置于阻帶之外，而將其他無用信號置于阻帶內[3]。在實際應用中，C 頻段高頻濾波器主要設計以帶阻濾波器為主。

圖2 C 頻段高頻濾波器

對于C 頻段衛星通信信號接收站而言，其系統在LNB 的作用下，能完成實際信號的功率放大，但同時會增強干擾信號的強度。實際工作中，5G 信號的強度超過衛星信號，因此在接收帶寬內，LNB容易受到飽和干擾，導致衛星信號接收機無法解析出有用信號。為了解決這個問題，系統需要將一組高頻信號濾波組串聯在饋源和LNB 之間，濾波器以及其他相關組件（如配套轉接頭和連接裝置等）也包括在內。饋源與LNB 之間有2 組相對獨立的部件，通過串聯滿足電子工業協會（Electronic Industries Alliance，EIA）國際標準的BJ-40 接口，實現分體連接，從而實現有用信號和無用信號的分離，大幅度降低5G 干擾信號對系統運行的影響[4]。實測表明，通過濾波器實現干擾信號的抑制，地面接收站實際接收的有用信號能夠滿足《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）干擾協調管理辦法》對信號的標準要求，即衛星信號的接收、解析以及使用在終端可以實現。

2.2 設計窄帶集成LNB

除了減少干擾信號的影響，還可以通過增強有用信號的幅度來抵抗干擾，本質上實現衛星通信信號接收端輸出信噪比的提升。衛星信號的功率放大可以通過窄帶集成LNB 來實現，也可以減小因信道干擾和變化而導致的信號變異[5]。每個衛星通常包含24 個信道。為了使信道間信號傳輸的串擾降低，可采用的措施是實施單、雙通道進行分離，異步傳輸水平、垂直極化波。在這種情況下，窄帶集成LNB 借助其雙軌道信號接收的特性，能夠接收24 路衛星通信信號，如圖3 所示。

圖3 抗5G 干擾窄帶LNB

窄帶LNB 位于衛星信號接收端的前端部位，借助1.55 GHz 和5.75 GHz 這兩組本振信號源，可以完成對單、雙通道信號的分離和放大等處理。在輸出環節，衛星接收端的兩個獨立極化波被轉換為兩個不同頻率范圍的工作信號，分別是0.95 ～1.55 GHz 和1.55 ～2.15 GHz。功率放大過程中實現了異步重構同一傳輸路徑，并通過分配器實時對接收機抗干擾后的信號進行分離。

2.3 解決干擾問題的其他方法

對于5G 信號干擾問題，除了上文提到的解決方法，還可以通過降低5G 信號的傳輸能量、調整5G 信號的輻射范圍，甚至改變基站的位置等策略，有效減輕5G 信號的干擾影響。另外，加裝具有屏蔽功能的屏蔽網也是一種可行的方法，可以有效地隔離5G 信號[6]。選擇具有優秀旁瓣性能的衛星接收天線，并將其安裝在衛星接收基站上或進行基站定位，可以最大限度地減少5G 信號對衛星接收的干擾。通過以上方法，可以使5G 信號對衛星接收的干擾問題得到有效的解決，使通信環境得到進一步優化。

3 實踐應用

對于5G 基站的干擾問題，還可以采取一系列的防范措施。例如，鹽城廣播電視總臺對C 頻段衛星接收天線進行了改良，配備了窄帶LNB 和C 頻段濾波器等設備，有效地抑制了5G 信號對C 頻段衛星天線陣列的干擾。在人防領域，針對5G 干擾制定了一套完善的應對策略，包括緊急處置程序。一旦5G 干擾出現，技術人員立即與市政府無線電管理部門建立聯絡機制，以便及時處理問題。如果5G信號對C 頻段衛星接收造成干擾，無線電管理部門的技術人員會立刻通知相關運營商，要求他們關閉距離衛星接收設備較近的5G 信號基站，從而消除5G 干擾源。通過這種方式，能夠在5G 信號對C 頻段衛星接收產生干擾時迅速定位并消除干擾源，確保衛星接收設備的正常運行。

4 結語

本文深入研究了5G 基站影響衛星接收信號并導致干擾的機理，提出采取一系列措施如替換窄帶LNB、增設C 頻段和L 頻段濾波器等，成功地解決了5G 基站對C 頻段衛星接收設備的干擾問題，不僅確保了廣播電視衛星信號的安全播出，而且進一步提升了信號質量。