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5G通信基站对邻频C波段卫星地球站干扰的分析与处置研究

来源:用户上传      作者:董金金

  摘要:随着5G时代的到恚我国各大运营企业获得了相关商用牌照,有效地推进了全国范围内5G网络应用试点规模的不断扩大。同时,在5G先行试验点中,5G对邻频C波段卫星地球站造成了不同程度的干扰,因此需要对5G信号带来的干扰加强分析,并严格依照工信部及广电总局的相关要求,加强对卫星信号的干扰排查,并与运营商加强合作,提高卫星信号保护力度。文章就5G系统与卫星地球站之间的共存关系以及排查流程进行分析,并对卫星地球站降低干扰的有效策略进行了探讨。
  关键词:5G系统;通信基站;C波段卫星地球站
  0引言
  信息技术的快速发展以及相关产业的不断转型升级,极大地促进了5G技术的应用及发展。现阶段,国家对5G系统使用频率及工作频段进行了明确的规划,相应的频谱分配方案逐步得到实施和落实。从目前的分配情况可以看出,在C波段的标准频段及扩展频段中,5G系统存在着一定程度的干扰现象,所以如何解决5G系统信号对邻频C波段卫星地球站所造成的干扰,成为5G 技术发展中亟待解决的问题。首先,需要对5G系统与应受保护地球站之间的距离范围以及影响因素等进行明确。其次,对改善干扰的有效措施和建议进行探究和实践,并进一步细化和完善干扰协调程序,确保各相关单位明确协调工作分工及自身职责,充分了解双方协商补偿内容及原则,从而使5G系统运行所引发的相关行业纷争得以有效解决,实现多方兼容共存,对5G系统的可持续发展起到有力支撑作用。
  15G系统与C波段卫星地球站共存状况分析
  1.1C波段卫星下行接收系统
  卫星下行接收系统由卫星馈源、接收天线、高频头、卫星接收机、功分器等构成,如图1所示。
  首先,卫星转发的下行信号通过接收天线进行反射,并在天线焦点处进行汇聚,再利用馈源对所汇聚的信号进行馈送,由混频器、低噪声放大器、中频放大器及本振等组成的高频头能够对微弱卫星信号进行低噪声放大,并根据其具体种类决定中频信号范围。同时高频头对电磁波干扰较为敏感,现阶段C波段高频头工作频段通常处于3 400~4 200 MHz,同时其功率增益为60 dB左右,高频头组成如图2所示。功率分配器能够对一路输入信号进行分配,使其能够采用两路或多路方式进行输出。利用卫星接收机,能够对所接收的卫星信号进行解调,并对电视图像和伴音信号或数据信号进行输出[1]。
  1.2干扰卫星信号的因素
  卫星信号不可避免地会受到广电卫星传输系统运行环境及特点的影响,并受到外部环境如太空和地面等各种不可预见因素的干扰。因此,需要对不同干扰因素的原理和表征进行分析,进而能够正确判断安全播出过程中的各种监测异态,及时制定相应的解决方案,保证卫星信号的上行播出效果。另外,卫星信号受到的地面干扰主要包括地球站自身设备存在的杂波干扰、交叉极化干扰、电磁干扰以及互调干等;相邻信息干扰及邻星干扰的空间干扰;日凌、雨衰、卫星蚀以及电离层闪烁等的自然干扰。恶意干扰则主要是不法分子的恶意破坏。其中5G通信基站所造成的信号干扰作为电磁干扰,属于地面干扰范畴,主要表现为受到侵入播出系统的干扰信号,或串入下行接收系统的干扰信息的影响,对上行信号造成干扰,或对卫星信号接收和监测造成不利影响。
  1.35G频率对C波段卫星下行频率的影响
  C波段的卫星地球站中通常采用标准波段以及部分使用扩展频率,从现阶段分配频率范围可以看出,5G 频谱会对卫星扩展C波段下行频率造成同频干扰,尤其是中国电信和联通所使用的频段,现时也会对标准波段下行频率造成邻频干扰。同时两个或多个信号因频率相同而导致存在同频干扰的现象,两个或多个信号因频率相近或相邻而导致信号之间产生邻频干扰,对5G信号干扰进行分析时,需要对其中存在的同频干扰和邻频干扰加大研究力度。另外,如滤波器性能无法充分发挥,会导致使用频率带宽侵入频率相近或相邻的信号,进而对频率造成干扰[2]。
  1.45G基站信号与C波段卫星下行信号比较
  在无线电通信领域中,等效全向辐射功率主要是指某个指定方向上地面站或卫星站的辐射功率。随着C波段卫星转发器辐射功率数值的不断加大,其到达地面的场强也不断提高,同时卫星下行信号从太空下行于地面接收点的途中,存在自由空间传输损耗。以中国联通5G基站为例,其带内发射功率系统带宽为100 MHz时,其信号强度远超卫星下行信号强度,所以5G信号会对卫星地面接收系统造成一定程度的干扰,卫星站需要采取有效措施缓解信号干扰现象。
  1.5信号干扰
  在高频头工作频段内,5G信号通过卫星接收天线侵入,会受其信号频谱的影响,使5G信号与卫星下行信号混合,此混合信号通过LNB变频及中频放大再由接收机接收。因与5G信号相比,卫星信号相对较弱,高强度5G信号进入高频头扣,会导致工作状态饱和,造成阻塞干扰或饱和干扰现象,进而对其他C频段正常信号的接收造成不利影响。另外,当LNB内的干扰信号功率超过一定数值后,会造成饱和干扰现象,同时电平输入过高也会造成卫星接收机中上述干扰现象。
  1.6卫星地球站上行业务受到5G信号的影响
  由于C频段卫星上行频率与5G信号之间不存在重叠,5G信号也不会对其造成干扰和影响,通常受到影响的主要为卫星地球站的下行信号,同时不利于卫星地球站针对其上行信号播出情况进行下行监测和接收,同时对卫星广播电视上行播出安全造成间接影响[3]。
  25G信号对C波段卫星地球站干扰排查的有效措施
  以某地广播电视卫星地球站为例,它采用的主要为中星6A的C波段,并采用卫星广播电视数字收发专业设备及先进的卫星天线群,其中下行频率为3 700~4 200 MHz、上行频率为5 925~6 425 MHz。另外,馈源主要包括一幅下行单收天线、五幅采用后馈方式的大口径上下行双向天线以及八幅采用前馈方式的单收天线。

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