李 海

（鹽城廣播電視總臺，江蘇 鹽城 224005）

0 引言

目前，我國5G 網(wǎng)絡(luò)已步入試運行階段，但其中的C 頻段信號與衛(wèi)星通信系統(tǒng)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(wèi)星接收受到嚴(yán)重干擾，尤其是中星6B 的垂直極化節(jié)目信號，出現(xiàn)了大量馬賽克、雪花以及不能鎖定等現(xiàn)象。同時，中星6B 的水平極化節(jié)目也出現(xiàn)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(zhuǎn)播造成了重大影響。

廣播和氣象衛(wèi)星的下行工作頻率位于3 700 ～4 200 MHz 的C 波段，另有下行擴(kuò)展C 波段頻率為3.4 ～3.7 GHz。然而，這一頻段與5G 網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)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(lián)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(nèi)，對C 頻段的下行信號幾乎無干擾。而中國電信和中國聯(lián)通的頻帶對衛(wèi)星C 頻段信號干擾較大，尤其是中國聯(lián)通的5G 頻段。

針對這一問題，我國工業(yè)和信息化部采取了一系列措施，發(fā)布了3 000 ～5 000 MHz 頻段第五代移動通信基站與衛(wèi)星地球站等無線電臺（站）干擾協(xié)調(diào)管理辦法和干擾協(xié)調(diào)指南，提出了保護(hù)C 頻段免受5G 基站干擾的對策。工業(yè)和信息化部發(fā)布干擾協(xié)調(diào)管理辦法和干擾協(xié)調(diào)指南，加強(qiáng)協(xié)同管理，推動技術(shù)創(chuàng)新，為解決5G 基站與衛(wèi)星地球站等無線電臺（站）的干擾問題，保護(hù)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(wèi)星通信事業(yè)的發(fā)展，也為5G 技術(shù)的廣泛應(yīng)用創(chuàng)造了良好的環(huán)境。

1 5G 信號干擾原因分析

當(dāng)前，人們普遍關(guān)注的一個問題就是5G 信號對廣播、電視、衛(wèi)星等通信系統(tǒng)的干擾。該干擾源于高頻頭（Low Noise Block，LNB）對衛(wèi)星信號接收的影響，導(dǎo)致LNB 無法正常工作。接收機(jī)接收到異常的L 波段數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)實際上是由LNB 發(fā)送的，會導(dǎo)致解碼數(shù)據(jù)混亂，進(jìn)而無法進(jìn)行正常解碼。5G 信號頻段與廣播電視衛(wèi)星所接收的信號相近，因此極易對廣播電視衛(wèi)星信號接收造成干擾。當(dāng)5G 信號與衛(wèi)星接收信號處于相同頻段，5G 信號的存在將嚴(yán)重干擾LNB 接收衛(wèi)星信號，導(dǎo)致接收到的數(shù)據(jù)發(fā)生改變。這些改變的數(shù)據(jù)經(jīng)過放大、處理后，由衛(wèi)星接收機(jī)接收。然而，接收機(jī)所能接收的已非常規(guī)廣播電視信號，因此無法正確解碼，從而導(dǎo)致廣播電視信號的混亂和解碼節(jié)目的錯誤[2]。

向衛(wèi)星接收天線發(fā)送的衛(wèi)星信號具有較長的傳輸距離和較低的輸入電平。通常，常規(guī)LNB 的接收頻率在3 400 ～4 200 MHz。而3 400 ～3 600 MHz為中國聯(lián)通的5G 信號頻率，信號不僅強(qiáng)度高，而且很穩(wěn)定。因此，在此頻段，LNB 只能接收到5G信號，無法對衛(wèi)星信號進(jìn)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(fā)LNB 的“飽和”，從而影響其性能。在較為嚴(yán)重的情況下，這種“飽和”甚至可能導(dǎo)致LNB 元件受損，進(jìn)而無法正常使用。當(dāng)衛(wèi)星基站接收到干擾信號總功率超過-60 dBm，能引發(fā)LNB 嚴(yán)重破壞。在此過程中，高頻L 波段5G 信號的接收導(dǎo)致衛(wèi)星接收機(jī)出現(xiàn)顯著的“馬賽克”效應(yīng)。然而，當(dāng)處于低噪聲塊（-60 dBm），5G 的L 波段輸出功率可達(dá)0 dBm。而衛(wèi)星接收機(jī)的輸入電平可調(diào)范圍在-65 ～-30 dBm。如果輸入電平過高，可能導(dǎo)致衛(wèi)星接收機(jī)飽和或堵塞，進(jìn)而引發(fā)信號接收異常。

2 廣電C 頻段衛(wèi)星抗5G 干擾對策

5G 通信對衛(wèi)星廣播系統(tǒng)的干擾主要表現(xiàn)在其對衛(wèi)星LNB 接收信號的影響，從而導(dǎo)致衛(wèi)星接收機(jī)無法正常工作。通過對窄帶LNB、C 波段及L 波段濾波器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，結(jié)合優(yōu)化的降噪?yún)?shù)匹配模擬與介質(zhì)濾波器設(shè)計，實現(xiàn)屏蔽5G 基站對鄰近C頻段衛(wèi)星接收站的不規(guī)則干擾，可以保障C 頻段衛(wèi)星信號的正常接收，具體如圖1 所示。

圖1 抗5G 干擾實現(xiàn)衛(wèi)星通信功能圖

2.1 設(shè)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(jìn)行設(shè)計，通過物理手段將工作信號與干擾信號進(jìn)行分離。這不僅能有效地提升接收機(jī)輸出信噪比，而且能保證有用信號的輸出，如圖2 所示。當(dāng)輸出信號強(qiáng)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(shè)定C 頻段高頻濾波器的工作參數(shù)時，應(yīng)優(yōu)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(nèi)[3]。在實際應(yīng)用中，C 頻段高頻濾波器主要設(shè)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(wèi)星通信信號接收站而言，其系統(tǒng)在LNB 的作用下，能完成實際信號的功率放大，但同時會增強(qiáng)干擾信號的強(qiáng)度。實際工作中，5G 信號的強(qiáng)度超過衛(wèi)星信號，因此在接收帶寬內(nèi)，LNB容易受到飽和干擾，導(dǎo)致衛(wèi)星信號接收機(jī)無法解析出有用信號。為了解決這個問題，系統(tǒng)需要將一組高頻信號濾波組串聯(lián)在饋源和LNB 之間，濾波器以及其他相關(guān)組件（如配套轉(zhuǎn)接頭和連接裝置等）也包括在內(nèi)。饋源與LNB 之間有2 組相對獨立的部件，通過串聯(lián)滿足電子工業(yè)協(xié)會（Electronic Industries Alliance，EIA）國際標(biāo)準(zhǔn)的BJ-40 接口，實現(xiàn)分體連接，從而實現(xiàn)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(tǒng)運行的影響[4]。實測表明，通過濾波器實現(xiàn)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(wèi)星地球站等無線電臺（站）干擾協(xié)調(diào)管理辦法》對信號的標(biāo)準(zhǔn)要求，即衛(wèi)星信號的接收、解析以及使用在終端可以實現(xiàn)。

2.2 設(shè)計窄帶集成LNB

除了減少干擾信號的影響，還可以通過增強(qiáng)有用信號的幅度來抵抗干擾，本質(zhì)上實現(xiàn)衛(wèi)星通信信號接收端輸出信噪比的提升。衛(wèi)星信號的功率放大可以通過窄帶集成LNB 來實現(xiàn)，也可以減小因信道干擾和變化而導(dǎo)致的信號變異[5]。每個衛(wèi)星通常包含24 個信道。為了使信道間信號傳輸?shù)拇當(dāng)_降低，可采用的措施是實施單、雙通道進(jìn)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(wèi)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(wèi)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(huán)節(jié)，衛(wèi)星接收端的兩個獨立極化波被轉(zhuǎn)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(xiàn)了異步重構(gòu)同一傳輸路徑，并通過分配器實時對接收機(jī)抗干擾后的信號進(jìn)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(diào)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(wǎng)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(yōu)秀旁瓣性能的衛(wèi)星接收天線，并將其安裝在衛(wèi)星接收基站上或進(jìn)行基站定位，可以最大限度地減少5G 信號對衛(wèi)星接收的干擾。通過以上方法，可以使5G 信號對衛(wèi)星接收的干擾問題得到有效的解決，使通信環(huán)境得到進(jìn)一步優(yōu)化。

3 實踐應(yīng)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(wèi)星接收天線進(jìn)行了改良，配備了窄帶LNB 和C 頻段濾波器等設(shè)備，有效地抑制了5G 信號對C 頻段衛(wèi)星天線陣列的干擾。在人防領(lǐng)域，針對5G 干擾制定了一套完善的應(yīng)對策略，包括緊急處置程序。一旦5G 干擾出現(xiàn)，技術(shù)人員立即與市政府無線電管理部門建立聯(lián)絡(luò)機(jī)制，以便及時處理問題。如果5G信號對C 頻段衛(wèi)星接收造成干擾，無線電管理部門的技術(shù)人員會立刻通知相關(guān)運營商，要求他們關(guān)閉距離衛(wèi)星接收設(shè)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(wèi)星接收產(chǎn)生干擾時迅速定位并消除干擾源，確保衛(wèi)星接收設(shè)備的正常運行。

4 結(jié)語

本文深入研究了5G 基站影響衛(wèi)星接收信號并導(dǎo)致干擾的機(jī)理，提出采取一系列措施如替換窄帶LNB、增設(shè)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(wèi)星接收設(shè)備的干擾問題，不僅確保了廣播電視衛(wèi)星信號的安全播出，而且進(jìn)一步提升了信號質(zhì)量。