5G基站对广播电视卫星信号的影响分析

■ 深圳市广播电视技术中心：黄添富

随着移动互联网、物联网的迅速发展，5G技术加快发展进程，对整个社会、经济的发展都产生深远的影响。截至2021年，我国的5G基站建设规模已经超过百万座。但由于5G基站的大量部署，使得5G基站对卫星信号的干扰成为普遍现象，严重影响广播电视的安全播出。广播电视节目的稳定与否取决于卫星信号的质量，分析5G基站对广播电视卫星信号的影响，并提出了相应的防范措施，以确保卫星信号的传播安全是本文的研究重点。

1.5G基站的发展现状分析

1.1 5G核心技术

5G网络作为下一代的移动通讯技术，它具备了上一代通讯技术所没有的优势和特点，它将构成一个万物互联的体系，它构成了一个完整的相互联系和运动的社会。5G网络的核心技术有：D2D通信技术、新型多天线技术、调制编码技术、高频段接入技术。

新型多天线技术。多天线技术可以有效地改善网络的频谱利用率和可靠性，并在LTE-A、LTE、5G等不同的无线应用场合中，随着天线数目的增加，可以保证系统的频谱利用率和传输可靠性。

高频段接入技术。从移动通讯的观点来看，3GHz以下的频段可以更好地覆盖并支持移动，但频谱资源十分有限。而3GHz以上的频谱资源是非常丰富的，只要能够将这些资源充分利用起来，就能极大地解决移动通信系统的带宽不足。

D2D通信技术。在不同的设备间进行通讯时，将会出现大量的频谱，基站将不再是接收者和发送者之间的信息传递媒介。D2D通讯减少了网络的时延、改进了使用者的互动及电力消耗、增加了资料传送的速率，并且可以在邻近的基础上建立新的通讯业务。

调制编码技术。5G网络的调制编码技术可以分为网络编码，链路自适应，链路级调制编码三大部分。其中，网络编码主要是通过无线广播特征来获得包含在节点之间的无线分配中的有用位信息；链路级技术包括联合编码调制、位映射等技术；链路自适应技术主要包括了无速率兼容和码率兼容，并能适应快速衰落信道的改变而提高调制编码的精度。

1.2 5G基站架构

近几年，我国在新的基础设施建设上取得了长足的发展。新的基础设施包括5G基站建设、特高压、城际高速铁路、城市轨道交通、新能源汽车充电桩、大数据中心、人工智能、工业互联网等七个方面。而5G基站的建设则是最基础、最关键的一部分。

4G的基站产品体系是BBU和RRU两级结构，5G基站的体系结构在此基础上发展为CU、DU和AAU三个层次。

（1）CU(集中单元)：属于BBU结构的非实时性部件，它可以处理低实时性，并可以在核心网络中部署一些下沉服务和边缘应用服务。

（2）DU(分布式单元)：具备处理物理层和高实时性的无线协议堆叠，可有效地满足uRLLC的业务需求，并与CU协同使用，形成完整的协议。

（3）AAU：包括BBU部分物理层，RRU部分物理层和有源部分的天线。

在5G通信网络的部署中，5G设备通常采用CU/DU组合，但由于5G服务的需求日益增加，它可以基于MEC的边缘云，选择CU-DU的分离模式，也可以根据机房条件和光纤资源的实际情况将BBU集中布置。

1.3 我国5G基站发展现状

5G基站在新基建中起着举足轻重的作用，同时也为5G技术的发展奠定了坚实的基础。它的市场前景非常广阔。据兴业银行研究披露，2019-2025年，我国5G基站建设数量将不断增长。2019年，我国5G基站总数达到13万个，建设进度实现1.6%；预计到2025年，我国5G基站将全部建设完成，实现成功建设816万个5G基站的壮举。

2.广播电视卫星传输分析

2.1 我国广播电视发展现状

随着通讯技术的不断发展，广播电视台的容量也得到了进一步的提升，广播电视产业也面临着重组的问题，对其进行重新定位。随着5G通讯技术的飞速发展，广播电视的收视率面临着严峻的考验，移动和公共电视的共用频道呈现出更多的形式，同时也使受众的观看行为更加多元化。近几年，我国的广播电视产业整体收入一直保持着稳定的增长态势，但是其发展速度却逐渐放缓。

在收入来源方面，广播电视和网络音像业务是整个行业的主要收入来源，从2016年开始，广播电视服务业一直保持着稳定的态势，服务业总收入逐年增长，但增速总体下降。2020年，我国广播电视服务业总收入达9214.6亿元，同比增长13.66%。

2.2 广播电视卫星传输

广播电视卫星发射系统包括了地面站和空间通信卫星。在信号传输过程中，卫星起着中继作用，承担着接收和发射的任务。卫星地处太空，距离地球很远，由于它的特殊地理位置，它的覆盖范围很大，卫星辐射地球可以由卫星、广播和电视信号来实现。广播电视卫星发射技术的基本原理是由地面电台将无线电信号传送给通信卫星，由通信卫星作为中继基站，将接收的信号用频率进行放大，再由通讯天线将电视信号传送给地面电台。

中国科技发展近几年取得了长足的进步，卫星通信技术也是一条创新之路。随着数字电视、模拟电视的快速发展，大量的应用于广播电视，这表明了卫星传输技术朝着高清晰度、多功能、容量、功率的发展。目前，中央广播电视台已经有4K电视频道，其他省市的4K电视也在积极准备，5G技术的普及将加快高清电视行业的发展。在接收端，4K电视逐步普及到每个家庭，国外也有8K电视的销售，5G技术的发展将逐步推动广播电视向超高清晰度迈进。

2.3 广播电视卫星信号干扰因素

2.3.1 节目源干扰因素

在卫星的传输中，节目源是一个非常关键的问题，如果出现源干扰，不仅会影响到系统的连接，还会导致图像的不稳定。此外，在节目录制时，如果电压、电流变化过大，将会导致播放器的性能变化，从而导致画面质量下降，难以保持稳定。

2.3.2 地面接收干扰因素

地面接收设备是广播、电视、卫星的重要通信系统，它以接收、变换为核心。由于地面接收机受到各种不利因素的影响，造成接收信号困难，接收到的信号会出现错误或劣质，从而对接收结果造成不利的影响。例如，广播电视卫星在运行时，若接收设备配置不当、短路或损坏，将会对卫星的工作品质和接收品质产生直接的影响。

2.3.3 自然条件干扰因素

第一，对流层干扰。对流层中的雨雪会对信号进行吸收、散射，降低信号的能量，从而影响到电视节目的播放。第二，太阳电磁辐射干扰。由于太阳辐射出的大量电磁波会粘附在人造卫星上，造成卫星内部电子部件的破坏，或者造成存储单元的故障，从而产生故障，从而导致卫星无法正常工作。

2.3.4 空间段干扰因素

不同的空间区段对卫星信号的影响，主要是相邻信道信号和相邻卫星的干扰。若没有相应的防护，或者载波频谱超出了规范的规定，将会对信号的正常传输造成很大的影响。邻星干扰是广播电视卫星信号传输中最突出的问题，它与卫星数目的增多有很大关系，随着干扰源的增多，可能会出现更多的干扰。

3.5G基站对广播电视卫星信号的影响

3.1 5G基站影响广播电视卫星接收的原理

目前，国内CATV卫星接收到的卫星广播信号主要来源于125.0°E的中星6A卫星、115.5°E的中星6B卫星、92.2E的中星9号卫星。中星6A的下行波段为3720-4173MHz；中星6B的下行波段为3677-4192MHz；中星9号卫星主要应用在广播电视村村通工程，它的下行波段为11708-12160MHz。

卫星地面接收设备是有线电视前端的主要设备，它由抛物面天线、馈源、高频头、卫星接收器等组成。采用抛物面波接收天线的反射器，将卫星的广播信号集中在天线中心的一个馈源上；馈源处理电磁波，并将波导的阻抗转换及转换后的电磁波信号发送到高频探头；高频头把电磁波信号转化为信号，经下变频处理后，经LNA放大，再由馈线传输到前端机房内的卫星接收机；通过对下转换后的数据进行解调和解密，将其转换成IP和ASI等各种形式的数据。

3.2 5G基站对广播电视卫星信号的干扰

3.2.1 干扰原因

卫星接收器的基准输入电平为-65dBm~-25dBm，如果输入电平过高，则会引起卫星接收器的非线性畸变或阻塞干扰。根据国际电联的报道，在进入卫星地面的干扰信号总量大于-60dBm时，高频头LNB会出现饱和干扰，使卫星接收系统不能正常工作。

在接收普通卫星信号时，该天线馈源的载波功率在-120dBm左右，并由低噪声放大器及第一中频放大器进行放大，使输出载波功率为-65dBm~-25dBm，并且卫星接收机可以正常工作。在5G信号干扰较大时，高频头的载波功率超过-25dBm，会导致接收器处于非线性或饱和状态，从而导致接收信号失真、中断。

3.2.2 干扰形式

从干扰的种类上看，5G基站对广播电视卫星信号的干扰有同频干扰、邻频干扰、饱和干扰，干扰的大小与天线的仰角、天线接收到的5G信号的总能量有关。

同频干扰。同频干扰是指由5G基站所发送的卫星下行信号的载波频率所引起的干扰，其主要发生在3400-3600MHz范围内，5G信号对卫星下行信号的干扰最大，中星6B的主要信号源就是C频段，它的发射天线朝向居民区，因为5G信号的频率要高于4G，所以传输时的能量损失要大得多。随着通信距离的缩短，基站数目也会比4G基站的数目大幅增长，未来5G基站的建设很有可能会干扰到广播和电视的卫星信号。

邻频干扰。邻频干扰是由5G信号的变频成分的频率和卫星下行信号的载波频率区域的局部交迭所造成的，主要出现在3600-4200MHz频段，这主要是因为低噪声变频放大器的性能问题。另外，5G信号3.5GHz频带与C频带的距离很近，因此很容易发生瞬频干扰。

饱和干扰。广播电视卫星C波段的高频头在3400-4200MHz范围内，而Ku频段的高频头在10.7-12.75GHz之间。当5G基站靠近卫星天线时，卫星的下行和5G的混合信号将通过高频头下变换和低噪声的放大，然后一起传送给卫星接收器。在接收天线接收到的干扰信号的总量大于-60dBm时，卫星信号受到5G信号的抑制，就会产生饱和干扰。

4.防止5G基站干扰广播电视卫星信号的建议

4.1 加强干扰信号排查

为了有效地解决移动通信基站对卫星接收的影响，必须进行干扰排查和分析。在进行检查时，有关人员必须对干扰的基本情况进行解释，以便为技术人员进行干扰排查提供依据，避免信息不完整，导致资源浪费。在组织实施干扰排查作业之前，必须对设备进行全面的检查，避免在监控过程中出现问题，从而影响到测量的效果。在发现干扰的时候要进行总结、归纳和分析，不要犯经验上的错误，要区别对待，要考虑到调查中可能出现的干扰。在空旷区域进行大范围的移动监控和交叉定位，并根据信号强度的大小进行判断。

4.2 安装C频段滤波器

5G干扰的原因是5G信号对高频磁头的饱和，所以可以在C波段天线的馈源与高频磁头之间增加C频段滤波器。滤波器是一种利用共振腔结构的微波滤波器，其内部可以等效为电感器并联电容，由此构成共振级，达到微波滤波的作用；C波段的无线电电视卫星接收站对5G基站的干扰应该采用一个通带滤波器，它的通带频率是3700MHz-4200MHz，阻带频率：3400MHz-3600MHz，同时，它必须能够承受超过0dBm的输入信号功率。然而，一些卫星电视节目由于过滤质量和其它因素的影响，不能彻底消除干扰，必须采取相应的措施。由于采用了附加滤波器，提高了高频头与馈电的间距，同时也使人人高频头的卫星信号减弱，从而对信号的品质产生一定的影响。一些高频头厂家采用内置C带滤波器的高频头，提高了卫星接收品质，并可用于替换高频头。

4.3 建立防干扰协调机制

为了解决5G对广播电视的安全传输造成的影响，可以在地方广电领导下，组织各广电、电视台以及移动、电信、联通三大电信运营商，组建5G干扰协调机制，及时处理5G基站建设造成的广播电视被干扰事件。

建立防5G干扰协调联络机制，需要各电信公司在广电天线区周边地区，特别是天线周边地区，适时发布5G基站的建设方案，事先要与广电局沟通，减少5G基站的发射功率，调整5G的最大发射方向和最大下倾角以确保卫星的正常接收。与此同时，广电总局还发布了前端天线区域的定位，5G基站建设要严格执行工信部《3000-5000MHz频段第五代移动通信基站与卫星地球站等无线电台(站)干扰协调管理办法》中关于“后用让先用”“产生的费用由5G基站设置单位承担”的原则，充分发挥了协调和联络的功能。

5.结语

随着我国移动通信技术的迅速发展，5G动通信技术的全面应用，移动通信基站的建设也随之增多，同时，随着空间电磁环境的日益复杂，势必会对卫星的接收产生一定的影响。本文针对5G基站与卫星电视接收站进行同频、邻频配置时，所产生的邻频干扰、阻塞干扰等问题，在对5G基站对广播电视卫星信号的干扰进行分析之后，能够通过加强告饶信号排查、安装C频段波滤器、建立防干扰协调机制等手段完成信号干扰控制工作，降低5G通信基站对广播电视卫星信号的干扰，在开展5G通信业务的同时，做好卫星电视信号接收工作。