5G基站对C波段卫星接收站的抗干扰研究

徐姗姗

（国家广播电视总局五二三台，吉林长春 130000）

5G技术的快速发展标志着我国已全面进入5G时代，5G基站建设大力开展。我国电信四大运营商所获得的5G频段为中国移动2.6 GHz频段（2.515～2.675 GHz）、4.9 GHz频段（4.8～4.9 GHz），共260 MHz带宽的5G频率资源；中国电信3.5 GHz频段（3.4～3.5 GHz），共100 MHz带宽的5G频率资源；中国联通3.5 GHz频段（3.5～3.6 GHz），共100 MHz带宽的5G频率资源；中国广电0.7 GHz频段（0.703～0.733 GHz/0.758～0.788 GHz）+4.9 GHz频段（4.9～4.96 GHz），“低频+中频”协同组网；3.3～3.4 GHz频段用于5G室内覆盖，为中国广电、中国电信、中国联通三家企业在全国范围共同使用。2019年，中信网络（中信集团）获得牌照，成为第五大电信运营商，中国广电将联合中信集团共同承建5G网络。

1 5G基站及5G信号的识别

截至2021年3月底，我国建成5G基站81.9万个，占全球70%以上，建成全球规模最大的5G独立组网网络，5G应用创新案例已超过9 000个，5G正快速融入千行百业。5G基站是5G网络的核心设备，提供无线覆盖，实现有线通信网络与无线终端之间的无线信号传输。基站的架构、形态直接影响5G网络的部署。由于频率越高，信号传播过程中的衰减也越大，5G网络的基站密度将更高。区别于2G、3G、4G基站，5G基站具有显著的外部特性，原有基站相比，外形较短、较宽，体积较小，大部分位于杆塔的中下部，不同运营商的基站可以共享一个铁塔。

除了工作频段不同，5G信号从射频频谱上看基本一致，5G信号在频域上的分布与是否有终端使用流量关系密切。现阶段，5G基站开机后，终端没有下载业务，总功率较低，在实际测量中发现，部分未进行配置的基站，空载状态的实际信号带宽约为15 MHz；5G终端与基站建立连接且满负荷下载时，频率将占满传输带宽，约为100 MHz，此时功率将达到最大，比空载时的平均功率高约25 dB，可能干扰广播电视C波段卫星接收站设施。

C波段频率范围主要为扩展C波段（3.4～3.7 GHz）和标准C波段（3.7～4.2 GHz），中国电信与中国联通的3.5 GHz主流5G建网频段易对C波段卫星接收站产生干扰。通过对相关文献的研究梳理以及结合实际工作经验发现，如何评估并快速解决广播电视卫星接收站的干扰问题，全力保障安全播出，已经成为影响5G基站大规模建设的关键课题。

基站远景如图1所示。

图1 基站远景图

2 5G信号干扰原因

卫星接收系统一般由卫星接收天线、馈源、高频头、功分器、接收机等组成。高频头（LNB）主要是将馈源输出的卫星信号放大，变频为卫星接收机能够接收的L频段。国内LNB工作频段为3.4～4.2 GHz，变频后为950～1 750 MHz。结合我国电信五大运营商的已获权限，5G基站频率范围为3.4～3.6 GHz，C波段工作频率范围为3.4～4.2 GHz，进入卫星接收站的5G信号功率超过了-60 dBm时，高频头就会产生饱和干扰；进入卫星接收站的5G信号功率接近-60 dBm时，高频头的输出信号功率约为0，根据广电规范，接收机的输入信号范围为-65～-30 dBm，接收机的输入电平过高，可能导致下一级卫星接收机产生饱和干扰或阻塞干扰，严重时可造成设备损坏，影响安全播出保障工作。

卫星接收站频谱和5G基站频谱出现重叠时，导致卫星接收站C波段被干扰，信号接收性能失真。5G基站对C波段卫星接收站产生的干扰主要有同频干扰、领频干扰和饱和干扰等，干扰程度取决于5G基站的地理位置及其所能接收的干扰信号功率。

3 5G基站抗干扰实施方法

3.1 干扰保护距离影响因素

（1）5G基站发射功率、基站位置、天线高度、天线特性及基站天线下倾角等；（2）广播电视卫星接收站设备工作频段、接收机性能、带外抑制性能、抗阻塞性能、天线设置位置和高度、工作方位角和仰角等；（3）5G基站和卫星接收站的隔离情况，包括收发天线空间隔离、信号传输损耗衰减、建筑物隔离等。

3.2 干扰保护距离的确定

因卫星接收站所用天线具有方向性，实际场景下的干扰保护距离确定应结合被干扰无线电台实际使用天线的方向图进行分析。在缺少卫星接收站天线辐射方向图特定信息时，可运用国际电联ITU-RS.465建议书提供的“用于2～31 GHz频率范围协调和干扰评估的卫星固定业务接收站天线参考辐射方向图”为工程评估参考。

城区环境下5G基站与3.4～3.6 GHz频段卫星地球站的参考干扰保护距离，在卫星接收站接收天线主轴2°范围以外区域减小至少5 km。相关单位可在分析上述技术的基础上，通过实际测试验证方式进行抗干扰距离确定。

3.3 干扰缓解措施

为解决饱和干扰问题，首先需在3.7～4.2 GHz频段的卫星接收站加装滤波器，或将其更换为低噪声LNA、LNB，并增加45 dB的隔离度。还可以通过调整5G系统基站站址布局形式实现，避让卫星接收站接收天线主瓣方向，如果基站位于卫星接收站接收天线第一旁瓣、副瓣或背瓣方向，主瓣方向可增加20～34 dB的隔离度。通过加装屏蔽网、调整5G系统基站最大辐射方向和下倾角，降低5G基站发射功率，达到缓解干扰目的。

3.4 抗干扰技术措施

在开展5G基站建设中，部署大量无线设备，安装地点非常复杂，彼此间会产生相互干扰问题，应综合分析造成干扰的主要原因。（1）无线设备本身存在故障，5G网络运行时，频道发射错误信号，信号质量受到影响：（2）无线设备安装配置缺乏规范化，造成5G信号灵敏度不佳。

5G网络干扰主要指的是无线电干扰，干扰因素主要包括互调干扰、带外干扰。为有效解决信号相互干扰问题，在基站建设之初，设计、施工人员应从源头上进行控制，确保信号传输稳定性，提升控制管理效率。应用相关技术实施抗干扰时，应对基站无线电发射设备进行全电磁检测，降低自身干扰，定期检查发电设备，发现问题及时进行处理，降低信号间的相互干扰。

窄带滤波器通常用无源波导带通滤波器，要求通带范围为3.7～4.2 GHz，驻波比≤1.4，插入损耗≤0.5 dB，抗干扰信号能力抑制度≥55 dB。在馈源与高频头之间安装滤波器，此过程中需注意接口的匹配与工艺技术选择，防止5G信号从接口串进高频头。国内卫星信号接收站大部分都采用馈源与LNB一体的高频头，为降低干扰，需更换馈源和LNB。

C波段卫星接收站所应用的高频头，其工作频段为3.4～4.2 GHz，针对此种频段LNB，需更换为窄带高频头。要求更换的高频头在其线性工作范围内的增益超过50 dB，即使输入端口输入频率在3.3～3.6 GHz，LNB仍能持续正常工作，保障了信号传输稳定性，加装滤波器或更换高频头均能够有效屏蔽5G信号干扰。前者成本低，后者因体积小、重量轻、占据空间小，使支撑杆负重减少等优势成为目前解决C波段卫星信号接收被5G信号干扰的两种主要方法。还可以根据实际情况采取其他措施：在加装C频段滤波器基础上，更换具备滤波能力的LNB；改变5G基站天线方向，利用天线方向性进行干扰抑制。对5G基站天线最大辐射方向与下倾角进行调整，可增加0～8 dB的隔离度；降低5G基站发射功率。国际电联ITU-RS.1432-1建议书明确提出，在晴空条件下，干扰信号最大值应比卫星接收站接收系统噪声功率低12 dB，可适当减小5G干扰信号对卫星信号的干扰。将金属屏蔽设备加装在卫星接收天线周围并接地，实现对周边5G干扰信号的弱化；在LNB输出端加装L频段滤波器，滤波器通带范围一般为950～1 450 MHz，可将隔离度增加30 dB以上，但此操作可能会产生3 dB以上的衰减；调整5G基站位置，尽量避开卫星地球站接收天线净空方向；调整卫星接收站台站位置，调整5G基站与卫星接收站的距离，降低信号间的干扰。

改造后的C波段卫星接收天线如图2所示。

图2 改造后的C波段卫星接收天线

4 结语

按照预案要求进行改造，对无线电台卫星接收站的卫星接收天线安装了C波段滤波器，结果显示接收信号良好，暂无明显干扰现象。随着近年来5G网络的快速发展，5G基站建设力度逐渐加大，基站数量逐年增多，5G信号对相关业务干扰也越来越严重。针对干扰，相关机构应给予重视，在分析5G信号干扰原因的基础上，做好预防保障工作，确定干扰保护距离，统一规划、规范化建设广播电视卫星接收站和5G基站及网络视听、网络安全保障系统，在推动广播电视事业高质量发展的同时，加快推进5G网络建设和产业发展。