关于5G信号对卫星C波段下行频率的干扰分析与解决

2019-08-28张睿鄂毅居晓军郝冠南

中国传媒科技 2019年7期

关键词：扫频波段滤波器

文/张睿鄂毅居晓军郝冠南

1.测试背景

人民日报作为党中央机关报，深入贯彻落实习总书记提出的“推动媒体融合向纵深发展”的要求，在5G即将来临的大发展、大变革时代，充当排头兵，在报社院区编辑楼和印刷厂部署了两处5G基站，用于5G新媒体业务测试工作。

图1 报社院区5G基站分布示意图

在5G基站部署完成当天，我们发现报社院区所有C波段下行卫星小站失锁，新华社卫星稿件接收系统和人民日报卫星传版系统业务中断。确认是5G信号对院区内C波段卫星接收信号产生了严重干扰。5G和卫星C波段下行小站的共生课题由此产生。

2.测试内容

为此，我们开展了C波段卫星接收天线对5G信号的抗干扰工作。我们在编辑楼选了距离5G基站10米以内的3.8GHz和4.1GHz两面2.4米天线、距离印刷厂5G基站100约米的4.1GHz一面2.4米天线进行测试。通过频谱仪观测未开启5G和开启5G时，卫星C波段下行频率的频谱波形变化和对卫星业务的影响。干扰情况测试完成后，我们对滤波器、抗5G干扰LNB进行抗干扰测试。记录数据、分析数据，得出行之有效的抗干扰结果。

2.1 未开启5G信号的测量

图2 未开5G信号时的3.4-4.2GHz的扫频信号

图3 未开未开5G信号时的3.8GHz调制波信号

在5G信号未开启前，我们首先测量了编辑楼楼顶的3.4-4.2GHz的扫频信号、3.8GHz和4.1GHz的调制波信号作为测试的基础数据。

图4 未开未开5G信号时的4.1GHz调制波信号

从波形图中我们可以看到，在未开5G信号的情况下，两面天线的调制波形图正常，3.8GHz和4.1GHz调制波载噪比分别约为13dbm和11dbm。

2.2 开启5G信号测量

我们开启5G信号，分别测量编辑楼楼顶的3.4-4.2GHz的扫频信号和C波段下行的调制波信号，查看受干扰时频谱状态。

图5 5G信号开启时的3.4-4.2GHz的扫频信号

图6 5G信号开启时的C波段下行调制信号

从图中我们可以看到，在5G信号开启后，扫频频谱中出现了功率超高的5G信号。距离5G基站不足10米的卫星天线LNB完全饱和，载波业务完全中断。

随后我们又观测距离5G信号约100米的C波段卫星天线频谱情况。

图7 距离5G基站约100米的3.4-4.2GHz的扫频信号

图8 距离5G基站约100米的C波段下行调制信号

从频谱中可以看出，距离5G基站约100米的C波段下行信号较近距离的干扰情况明显减轻，此时载波业务仍能工作，但具有较高误码率。可见距离对5G信号的干扰也有着较大的影响。

由此，我们可以得出结论，5G对C波段卫星业务存在着切实干扰，如果要共存，就必须对C波段卫星接收天线进行技术改造。

3.抗5G干扰测试

为应对5G干扰，我们本次选用了3.7-4.2GHz带通滤波器和抗5G干扰LNB两种设备进行测试。

3.1 带通滤波器测试

我们对所有测试天线LNB前端加装了3.7-4.2GHz带通滤波器，院区全部5G信号开启下，查看带通滤波器抗干扰效果。

在LNB加装带通滤波器后带外干扰得到了较高抑制，调制波形邻频干扰明显得到改善。载波能够入锁，业务能够运行，但存在一定误码，在传输较小文件时已经没有影响，但传输大文件时存在丢帧现象。

图9 距离5G基站不足10米天线安装滤波器后的3.4-4.2GHz的扫频信号

图10 距离5G基站不足10米天线安装滤波器后的调制信号

图11 距离5G基站约100米天线安装滤波器后的3.4-4.2GHz的扫频信号

图12 距离5G基站约100米天线安装滤波器后的调制信号

在5G基站距离相对较远时，带通滤波器效果更加明显。带外抑制较高，效果明显，调制信号趋近正常。卫星数据传输业务正常，不受任何影响，误码率0。

由此可见，带通滤波器对抗5G干扰效果比较明显。但如果5G基站距离较近时，带外抑制率还略显不够，如卫星带宽小、传输文件大，滤波器的抗干扰效果将无法满足。

3.2 抗5G干扰LNB测试

为应对5G干扰，一些卫星设备厂商已经开始着手研制自带滤波效果的LNB来抗5G干扰。本次测试我们也找来一款这样的LNB进行测试。

图13 距离5G基站不足10米天线更换LNB后的3.4-4.2GHz的扫频信号

图14 距离5G基站不足10米天线更换LNB后的的调制信号

测试发现，抗5G LNB的抗干扰效果极佳，基本能够把5G信号全部滤掉。卫星数据传输业务能够正常运行，误码率达到0。但这种抗5G LNB目前还处在测试阶段，还存在一些缺陷和不确定性。第一，在临近3.7GHz的正常C波段频点上也被抑制，使得频段在此附近的卫星用户还无法使用此设备；第二，该设备采用了电子滤波，设备中含有一定的电子器件，长期在室外使用存在故障率高的风险；第三，该设备会损失1-2db的载噪比，不适用于系统功率余量比较小的卫星通信系统。