多场景下广播电视C 波段下行接收防5G 频段干扰测试实践

2022-06-15付巍

电声技术 2022年4期

付巍

（河南省广播电视发射台，河南郑州 450008）

0 引言

目前，国内许多城市已出现5G 信号对卫星C波段下行接收（3.7～4.2GHz）干扰的情况，严重时会出现接收马赛克甚至造成信号中断。如何有效防范5G 频段对卫星下行接收的干扰，是卫星接收台站目前面临的一项重大挑战[1-2]。河南卫星地球站有大量应对各类干扰的经验，在5G 网络部署之前就已做过详细的技术分析和调研。在中国电信河南分公司的大力配合下，河南卫星地球站实施了一次深入、全面的系统测试，旨在通过分析测试数据形成测试结论，从而发掘5G 基站对卫星接收干扰的具体场景，归纳5G 业务对卫星接收的干扰特点，总结应对干扰的经验，为广电卫星接收台站防范5G 干扰提供行之有效的解决办法。

该测试通过对比卫星接收天线加装窄带滤波器前后两种场景下，多个不同分布基站的5G 实时业务对卫星下行接收的影响，判断加装窄带滤波器这一主流方案是否具有实际效用。同时，通过设定不同的5G 基站发射功率，检测5G 业务对卫星下行接收干扰的边界范围[3]。

测试过程共分为6部分，分别是测试地点选取、测试条目规划、测试资源配置、测试过程实施、测试数据分析以及测试结论。

1 测试地点选取

河南地球站位于郑州市花园路与连霍高速交汇处，站内配置12 m、7.3 m 大口径双向卫星天线和3.6 m、2.4 m 小口径单向接收天线。本次测试采用3.2 m 天线，天线离地8 m，方位角为177.049°，俯仰角为49.59°，垂直极化接收。

根据中国电信河南分公司提供的5G 基站分布情况，目前地球站周边300 m 范围内已部署有3 个室外5G 宏基站，其电磁辐射范围分别位于3.2 m卫星天线接收方向的主瓣、旁瓣和背瓣区域，直线距离分别为290 m、280 m 和187 m，基站目前均为闭锁未开启状态，如图1 所示。

图1 卫星天线与5G 基站分布图

电信5G 宏基站采用华为A9631-64TR 型有源天线阵列（AAU），有效射频带宽为100 MHz，最大辐射功率200 W，机械下倾角5°，电下倾角5°。

2 测试条目规划

本次测试以测量窄带滤波器滤波效果作为主要目标，因此设定未加装滤波器和加装滤波器两个主要测试场景[4]。本次测试选取诺萨特BPF-C-1型窄带滤波器，带通频率为3.7～4.2GHz，插入损耗0.6 dB，3.4～3.5 GHz 频率隔离度-70 dB。利用3.2 m 天线对该型滤波器进行实际测试，可以看出其对5G 使用的3.4～3.6 GHz 频段（对应LNB下变频后的L 波段为1.45～1.75 GHz）滤波效果明显，结果如图2 所示。

图2 加装滤波器前后效果对比

根据国际电信联盟（International Telecommunication Union，ITU）确定的3GPP-5G 协议规范，5G 基站空载时（即零业务），基站利用BCH 广播信道模式与终端（手机、数据卡等设备）进行交互，用于实时更新驻留用户列表，发送基站接入信息等。BCH 信道有全向和定向两种工作模式，当BCH 信道全向辐射时，终端接收到的磁场能量密度较低，当其工作在定向模式时，终端接收到的磁场能量密度相对集中。由此可知，BCH 信道全向辐射与定向波束赋形对卫星下行接收的干扰必然不同，定向模式下5G 下行DL-SCH 信道发射功率的强弱造成的干扰也有区别，因此在规划测试条目时需要针对这些不同状态分别考虑。同时，通过5G 终端开启超高速上行数据业务（数据上传）也需作为测试场景之一，此时终端依靠自身的上行发射功率进行数据上传，与5G 基站的发射功率无关，故此场景下没有半功率和满功率的区别[5]。

在5G 干扰场景触发后，如何评估其对卫星接收指标的干扰程度尤为重要。本次测试主要从卫星接收机场强、接收机误码率、接收机信噪比、卫星频谱底噪差值以及接收画面质量这5 个指标综合判断干扰程度。同时，还要借助5G 终端接收场强作为辅助指标，用于对比不同5G 发射功率下的干扰差异。

在不同的测试条目下记录对应的测试数据，将各类数据进行纵向和横向的对比分析，即可检测出5G 频段在不同场景下对卫星下行接收的干扰情况。

3 测试实施过程

选定测试地点、规划测试条目之后，可以明确本次测试所需的资源，如表1 所示。

表1 测试资源列表

除以上测试资源之外，还有两名电信工程师配合，一名负责前方测试，另一名负责在后台网管修改基站参数和控制基站工作状态。

4 测试数据分析

每个测试项采集5 次数据，并对其进行均值计算，最终得出测试数据，如表2 所示。从卫星天线接收主瓣方向5G 基站干扰测试数据可以看出，卫星天线加装滤波器后，在接收信噪比、接收误码率以及接收画面质量方面明显优于未加装滤波器时的数据。同时，在未加装滤波器场景下，随着5G 基站发射功率的增加，干扰也随之恶化，具体表现在接收信噪比和误码率大幅恶化，接收画面出现马赛克甚至黑场。加装滤波器后，随着基站功率的增加，虽接收画面正常，但在接收信噪比上仍有2～3 dB的下降。