摘 要：2018年12月，工信部将无线频段3.4～3.6 GHz分配至电信联通，用于5G基站建设工作，并将5G建设作为国家发展战略;但是，3.4～4.2 GHz目前仍然用于广播卫星、气象卫星、各类小型地面卫星站;随着5G建设规模的推进，部分卫星业务受到5G信号干扰，导致画面出现“马赛克”，影响广播电视播出和数据接收。为解决该问题，文章制定了一种通过5G滤波器设备，彻底解决卫星接收与5G站点兼容的问题，保障卫星站业务使用正常，为5G新基建保驾护航。
5G建设;卫星干扰;滤波器;干扰排除
中图分类号：TN943.3;TN929.5 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2020）24-0063-04
Research and Practice on 5G Anti-jamming Reconstruction of Satellite Antenna
TAO Yihuan
（Nanjing Branch of China Telecommunications（Group）Co.，Nanjing 210008，China）
Abstract：In December 2018，the Ministry of Industry and Information Technology allocated the 3.4～3.6 GHz wireless band to China Telecom and China Unicom for 5G base station construction，and take 5G construction as the national development strategy;however，3.4～4.2 GHz is still used for broadcasting satellites，meteorological satellites and various small ground satellite stations;with the development of 5G construction scale，some satellite services are interfered by 5G signal，resulting in “mosaic” of images，affecting radio and television broadcasting and data reception. To solve this problem，this paper develops a 5G filter equipment to completely solve the problem of compatibility between satellite reception and 5G stations，so as to ensure the normal use of satellite station business and escort the 5G new infrastructure.
Keywords：5G construction;satellite jamming;filter;interference elimination
0 引 言
电信5G大规模建设中，密集城区主用3.5 GHz频段（3.4～ 3.5 GHz），而广电卫星接收天线频段为3.4～4.2 GHz，频段存在交叠，对广电卫星天线产生了干扰，导致接收机无法正常接收信号或者接收到的信号模糊。
通过现场实际测试，如果5G信号相比卫星接收载波信号强度超过12 dB，则卫星信号将受到信号干扰（即ACLR邻近信道功率比低于12 dB）;通过现场信号实际测试当进入卫星馈源干扰信号总功率超过-60 dBm时，将产生饱和干扰;当进入接收机的干扰信号总功率超过-30 dBm时，接收机可能产生饱和干扰或阻塞干扰;目前，由于卫星站前期自行安装的C波段滤波器的滤波能力较差，无法有效抑制运营商5G信号干扰造成误码现象。
南京主城区收到有关卫星干扰排障需求主要涉及单位为：南京电视台、江苏电视台、原南京军区、南京气象局和报业集团等共17家单位。不但影响相关单位卫星业务的正常使用，也影响运营商在城区相关区域5G基站建设工作。
2020年上半年，南京电信收到相关单位关于5G卫星干扰的投诉，在未有妥善解决方案的情况下，临时闭锁主城区卫星站周边64个扇区，影响电信主城区电信5G覆盖能力;同时，依据工信部《3 000～5 000 MHz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》相关要求，在运营商完成干扰协调和卫星改造前，不允许在受到干扰的卫星站周边100米范围内复开和新建5G站点。因此，在5G新基建大背景下，如何快速解决卫星干扰问题，是电信运营商推进5G基站开通建设，提升电信用户感知和网络竞争力的关键课题。
2 5G卫星干扰排除原理
2.1 卫星天线组网原理架构
卫星天线接收系统是由抛物面反射器（卫星锅）、馈源、高频头、馈线、卫星接收机组成的，如图1所示，以前馈天线为例。
抛物面反射器是一个轴对称二次曲面反射镜，即俗称的卫星锅，其作用是将接收到的卫星信号能量进行反射，汇聚成一个焦点。
馈源是指馈送能量的源，它的作用是将汇聚到焦点的能量全部收集起来，变换成信号电压供给高频头，另一个作用是对接收到的信号进行极化。
高频头又称低噪声放大变频器（LNB），高频头接收到卫星信号后，将高频信号放大至数十万倍，再利用本地振荡电路转换至中频信号，减少传输损耗。
卫星电视节目信号通过地面天线接收机已安装的高频头进行放大和变频，同时把C波段/Ku波段信号转换为950～2 150 MHz信号;转换完成后，信号被送到调谐器进行再放大和二次变频处理，输出36 MHz的中频信号。卫星接收系统采用QPSK解调器对I/Q模拟基带信号进行解码，对I/Q模拟基带信号进行模数转换、QPSK译码、前向纠错几个方面的处理，进而解调出8字节的MPEG-2数据流。解复用器可以对MPEG-2数据进行解包，分解音频、视频同步控制等业务数据。MPEG-2解码器完成音频、视频的解压和解码功能，将全部音频信息、数据信息还原为完整的图像信息和伴音信号，然后通过视频编码器和音频的数模变换，输出电视相关业务所需的视频和音频信号。
2.2 卫星改造方案
中国电信和联通5G频段范围3.4 GHz～3.6 GHz，工作频段相邻，工作频谱基本一致，5G信号在频谱上的具体分布和5G基站所承载的用户数和基站发射功率密切相关，现阶段，由于5G用户数较少，5G基站主要发射同步信道所承载的信号（SSB），5G频谱相比于4G，具有良好的指向性和单波束宽度较窄、单位面积瞬时能量较高，SSB信道所带来的信号干扰是现阶段卫星干扰的主要来源，尤其是距离卫星站较近的5G基站，影响更大，被干扰后的卫星站接收频谱如图2所示。
为解决5G基站对卫星站的干扰，需在卫星天线上结合现场实际情况选择安装C波段滤波器、L波段滤波器和窄带高频头进行带外抑制。其中，卫星馈源安装C波段滤波器抑制饱和干扰，接收机前安装L波段滤波器抑制阻塞干扰，部分站间距过近卫星站需再安装高频头。抑制干扰的最终目的是在卫星接收和发射过程中，通过三种无源器件的安装，抑制卫星通信频带外的干扰信号，同时，各器件的插入损耗不会影响卫星通信正常信号的接收。具体参数如表1所示。
抗干扰改造目前一般有3种方式，一种是在馈源和高频头之间增加窄带C波段滤波器，一种是将高频头替换为窄带高频头，精度要求高的时候可以两者同时改造，一般情况下，通过安装以上两个无源设备已可以解决大部分的干扰问题，如在安装C波段滤波器和高频头之后，由于5G基站过近导致少量干扰依然存在，则最后再卫星接收机之前安装L波段滤波器。改造原理如图3所示。
为了应对5G干扰，C波段卫星应根据实际情况采取综合应对方式。要将进入卫星接收设施的5G信号功率降低到小于等于-60 dBm的范围内，同时技术改造应尽量减少对原卫星接收信号的影响，尽可能减少改造过程中的插入损耗，避免影响卫星正常的业务使用。根据不同场景实际安装需求，将卫星5G干扰排除步骤总结为六步：
（1）C波段滤波器必须安装，优先结合现场馈源型号，安装C波段滤波器。
（2）如C波段滤波器安装完成后，仍然不能解决干扰问题，在不影响运营商5G信号覆盖的情况下，适当降低5G信号发射功率、调整5G基站方向角、更换5G基站建设位置。
（3）如无法通过更改5G基站参数进行干扰排除，则可以选择进一步加装窄带高频头。C波段滤波器和窄带高频头安装完成后如图4所示。
（4）在上面3个步骤完成后，仍然无法完成解决5G干扰的情况下，在施工可能的情况下，在卫星站楼顶建设屏蔽网，可增加8～12 dB的带外抑制。
（5）在施工可能的前提下，更换旁瓣特性更好的卫星天线或者结合5G基站位置，更改卫星天线的位置。
（6）安装L波段滤波器可增加30 dB的带外抑制，但插入损耗会引起3 dB卫星信号衰减，在使用过程中，需谨慎处理，做好安装后评估工作。
在完成卫星改造后，通过以下“五步法”验证改造后卫星接收效果：
（1）实施改造前，查询并记录台站内正常使用状态下的卫星接收信噪比显示T0值。
（2）完成卫星改造。
（3）改造完成后，做好安装验收和后评估工作，核查记录卫星接收机的信噪比显示T1值，应保证：T0-T1≤1。
（4）完成卫星天线改造后，在确认信噪比指标满足要求的前提下，观察卫星天线解码后的所有通道电视信号是否有损坏、误码、卡顿等现象，如出现明显的视频和音频损坏现象，则判定为改造不合格。
（5）卫星天线其他指标未出现异常和明显波动。
南京电信为了解决现阶段C波段滤波器密封性差、容易受到天气、环境影响导致插入损耗变大甚至短路损耗的问题，2020年，南京电信工作小组成功通过CPR229G和CPR229F法兰盘密封技术，采用聚酰亚胺薄膜通过环氧树脂胶粘接覆盖在法兰盘口，不超过密封槽范围，利用对应法兰的过盈配合实现密封，防止波导腔体内部腐蚀，达到与交指滤波器相近的使用寿命，2020年已提交实用新型专利申请（一种C波段波导腔体滤波器，专利号：ZL2020200438JS0003）。
3 改造方案效果验证
目前，南京已完成广电、江苏有线、部队和气象台等17家重点单位卫星改造工作，共安装设备74套，改造完成后，现场扫频干扰消除，视频信号恢复清晰，无“马赛克”，现场评估结果如图5、图6所示。
2020年至今，“两会”“十一”“春节”都是广电安全播出保障的关键时期，通过南京电信新款5G滤波器的安装改造，成功保障了江苏电视台、南京有线电视台等政企大客户视频和数据业务传输，获得南京电视台、江苏有线一致认可，对南京电信业务能力、工作态度和服务效果给予了极高的评价。
同时，对于卫星站改造完成后，电信成功复开主城区5G扇区64个（前期由于未完成改造，为保障卫星业务，临时对于紧邻的5G基站进行闭锁），电信主城区5G覆盖率提升0.87%，部分南京主城区路测前后对比如图7所示（信号强度色标，黑色为信号弱覆盖标识）。
4 结 论
在5G大建设和各行业应用业务发展的关键时期，如何确保卫星通信业务使用和5G基站正常开通，更好服务5G用户，是5G干扰处理的关键课题。本文面向5G卫星干扰，提出了一套较为完善的干扰排查和卫星改造方案，并将该改造方案在南京相关卫星单位进行大面积推广，取得良好的效果。南京电信将继续发挥技术优势，以用户感知为导向，加快推进卫星干扰障碍排查，为5G新基建保驾护航，带着“成为世界级综合信息服务提供商”的使命，携手努力，共同追梦，在5G网络的发展大潮中砥砺前行。
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作者简介：陶意欢（1989.01—），男，汉族，江苏南京人，任职于无线维护中心，网络优化班组副组长，硕士，研究方向：4/5G无线网络优化。
