关于5G通信常见无线电干扰分析及防范措施

2022-05-05李健

数字通信世界 2022年4期

李健

（山西省无线电监测中心,山西太原 046000）

0 引言

当前，我国大力推动5G建设与发展，加快推动了山西省5G网络基础设施建设和应用，到2022年山西将建成5G基站3万个，实现全省重点区域全覆盖。山西省各地市按照政府要求，加快山西省加快5G应用建设进度，已于2020年成立了5G基建服务专班，无线电管理部门为成员单位之一，统筹做好5G基站频率协调和干扰查处工作，仅2020年全省协调处理了5G干扰故障60余起，极大地推动了5G建设和应用的步伐。本文结合工作中的部分干扰案例，提出了5G通信常见无线电干扰分析及防范措施，希望能为5G的发展提供一些帮助。

1 常见电信联通5G与卫星地球站之间的干扰

根据国家的频率划分情况，中国移动使用的5G频率为2515～2675 MHz、4800～4900 MHz，中国电信使用的5G频率为3400～3500 MHz，中国联通5G频率为3500～3600 MHz，C波段下行频率为3700～4200 MHz，扩展使用频率为3400～4200 MHz，国家发布的5G系统使用频率与其他业务使用频率存在干扰的可能性很大。

1.1 电信联通5G基站与C波段地球站之间的干扰案例

2020年4月中旬，山西省各地市民政部先后向当地无线电管理部门投诉，一段时间以来卫星地球站播出的视频会议图像不时出现马赛克或黑屏现象，受影响的地区集中在城区范围，在厂家对设备及后台检查后，排除了自身和内部干扰，疑似外部干扰。

我局对于卫星地球站干扰案例非常重视，经常关注相关的报道和信息，为了弄清楚卫星地球站的干扰情况，技术人员到现场进行了实地测试，通过分析得出干扰源来自联通新建的5G基站，并与联通运营商联系协调，对方称他们正在调试城区范围的5G基站，在该地球站附近就有新上的5G设备。随即联通5G基站对基站进行开关机测试，基站关闭，干扰现象消失，确定为联通新建5G基站干扰。

通过查看全省的民政部门卫星地球站的备案材料均为3842～3848 MHz，现场利用PR100在未接入放大器的情况下进行测试，未发现干扰信号。在3670～3710 MHz发现信号，通过测向确定为5G基站的杂散信号。从5G频率分配结合该该部门的卫星频率分布表（表1）可知，电信和联通的5G频谱一般不会对该部门的卫星地球站会形成干扰，两者之间的频率间隔为242 MHz。

表1 我国卫星广播电视信号频率分布情况（部分）

1.2 干扰原因分析

1.2.1 卫星接收系统特性

地面卫星接收系统主要由接收天线、高频头、高频同轴电缆、功放器和卫星接收机构成，如图1和图2所示。而民政部门使用的C波段高频头工作频段为3400～4200 MHz，它由LNA、LNB、IF AMP（中频放大器）等电路组成。其中，LNA又叫低噪声放大器，LNB为由混频器、本振等电路组成的低噪声变频器，增益约为65 dB，它的作用是放大C波段下行信号，下变频为950～1750 MHz信号，输入室内卫星接收机。

图1 地球站放大器原理

图2 放大器实物

1.2.2 基站信号与卫星下行信号比较

通过联通公司了解到该基站在3600～3700 MHz频段内的无用辐射功率谱密度为-26 dBm/MHz，在3700～4200 MHz频段内的无用辐射功率谱密度为-47 dBm/MHz，MIMO 5G天线矩阵的增益为25 dB，基站线性区最大输出功率为53 dBm，理论上EIRP可达到78 dBm/100 MHz。可以看出该基站信号强度远大于卫星下行信号强度。

1.2.3 地球站受5G基站干扰其他原因分析

依据ITU-RS.2199-0报告，当卫星接收站收到的干扰信号总功率超过-60 dBm时，LNB将产生饱和干扰。卫星接收机的输入电平适应范围为-65～30 dBm，而在天线处测试的3400～3600 MHz的信号的电平为30 dBμV（-67 dBm），如图3所示，通过放大器增加65 dB，远远超过卫星接收机的电平范围，这样过高的输入电平对民政部门的卫星地球站造成了阻塞干扰。

图3 现场测试频谱

1.3 防范措施

（1）在接收天馈输出端与高频头之间加装窄带滤波器，能有效抑制带外5G干扰信号，为了能最大限度降低干扰信号，可以要求运营商在其基站功率输出与发射天线间加装带通滤波器，并适当降低对应扇区的发射功率。

（2）更换工作频段在3700～4200 MHz的放大器，滤除3.7～4.2 GHz的带外干扰信号，使射频信号在高频头下变频前抑制5G信号。

（3）在5G干扰信号较强的情况下，安装屏蔽网以及选用旁瓣特性好的接收天线等抑制5G信号的干扰。

如果民政部门使用的高频头为3700～4200 MHz，下行信号不与5G信号重叠，由于5G基站正处于试网期间，基站功率处于满载，对地球站接收信噪比影响较大，导致流误码率升高，无法正常解调信号，图像出现马赛克现象，严重时会使LNA/LNB饱和引起接收信号中断，导致接收监视黑屏。

2 移动5G与其他业务常见干扰

2.1 无线网桥与移动5G的干扰案例

2020年，山西省移动公司在大范围建设5G基站的过程中出现了大量的干扰，中国移动公司5G网络2515～2675 MHz频段，集中体现为5G频段的前20～40 MHz收到了极强的网外干扰。6月，山西省某市接到移动公司投诉，在交警支队周围区域约5个基站出现前60 MHz频段存在较高的底噪抬升，导致该区域5G站点速率低。技术人员通过与移动公司人员沟通，排除了内部干扰的情况。

技术人员利用PR100在受干扰区域测试，未发现明显异常信号，排除了大功率设备干扰的可能性，技术人员让移动公司关闭了周围1千米以内的5G基站，很快就发现了一个微弱长发信号，频率为2535～2555 MHz，通过测向定位最后在交警支队的电梯内找到了干扰源（如图4、图5和图6所示），为在电梯机箱上安装的视频监控无线网桥设备，通过开关机确定干扰源为电梯间安装的无线传输设备。

图4 查找的干扰源

图5 现场测试频谱

图6 移动公司技术人员现场测试

2.2 干扰原因分析

由于电梯网桥生产制造商使用的都是4G时代频谱规划，常用频段为2412～2552 MHz，2662～2712 MHz，5180～5825 MHz，功率为200 mW，在5G频谱重新划分后，他们仍然沿用着前期的频段要求，没有足够的频段间隔保护，对移动5G频段的前40 MHz造成了极强的同频干扰。通过测试，若在空旷的环境下，该设备的影响范围可达3千米。

根据对这些干扰的分析和查找结果统计，中国移动公司5G网络2515～2675 MHz频段的干扰集中体现前在20～40 MHz，具体常见干扰特征和原因分析如表2所示。

表2 移动5G基站常见干扰类型特征及来源统计表

2.3 干扰防范措施

根据当前移动公司部分地市后台数据干扰统计（如图7所示），45%为外部干扰，其中受无线视频传输干扰的情况占37.5%，受到其他不明原因干扰的情况占7.5%。

图7 干扰类型分布统计

关于移动5G频段的干扰，建议以下防范措施。

（1）对于当前的微功率无线数传设备干扰，可直接关闭监控设备，修改信道频段，如果电梯系统频点调整困难，可以协调电梯厂家更换电梯监控系统无线传输的用于5.8GHE无线网桥，避开移动5G频段。

（2）对于其他类干扰，例如公安设置的伪基站以及人脸识别系统等系统造成的干扰，建议采取行政手段，利用5G专班的协调机制，通过降低发射，改变天线倾角等方式，减少对移动5G频段的干扰。

（3）随着5G业务的发展，由于该频段的传播特性，类似于5G手机放大器之类的发射设备势必会成为未来该类干扰常发的一个主要原因，对于此类干扰，建议国家加强从生产源头管理，减少放大器对5G业务的干扰隐患。

3 微功率设备对5G通信的干扰

3.1 无线路由器对5G通信的干扰案例

2021年1月26日，收到移动公司的干扰申诉，在某地附近5G基站受到干扰，管理局立即派出技术人员赶赴现场排查。

技术人员从移动公司人员那里了解到，该干扰一直持续存在，且3扇区最为严重，1、2扇区次之，且对3扇区进行角度调整时发现，天线向下弯时干扰明显变强。技术人员据此并结合5G频段的特性分析，确定了受扰的频段频谱特征和干扰源的大致高度范围，技术人员对小区的单元楼进行逐栋排查，最后确定是小区住户里使用的无线路由器产生了干扰，关闭该路由器后，干扰消失。

3.2 无线路由器对5G通信的干扰原因分析

根据国家的规定，无线路由器的2.4GHE工作频段为2400～2483.5 MHz，功率一般为≤23 dBm，现在市场上很多无线路由器为了增加覆盖效果，会改变发射参数，有的由于质量问题，在工作时间长了，参数会变得不稳定。类似微功率设备的干扰源功率小，利用手持设备在地面是很难监测到的，技术人员只能调用移动后台的PRB值（图8）和受干扰天线MIMO的干扰角度和场强，推算出大致方位，再利用手持设备近场测试和定位（图9）。