5G基站与邻频系统之间的干扰问题研究

姚建明

5G基站与邻频系统之间的干扰问题研究

姚建明

（西安博亚盛亿通讯技术有限公司，陕西 西安 710077）

针对5G基站与卫星地球站等邻频系统在频率共用、地理共存情况下出现的干扰问题，对5G基站被干扰情形进行了理论计算，对其他台站被干扰情形以及合法台站之间的共存进行了分析研究，提出了在出现同频干扰时能提升干扰定位效率的方法，包括使用实时频谱功能分析同频信号，运用5G NR解调功能对信号进行识别，以及结合车载同频多辐射源定位方法来确定干扰源的大致位置。

5G；同频干扰；实时频谱分析

1 引言

5G是最新一代蜂窝移动通信技术，也是2G、3G和4G系统之后的延伸。全球各国政府、组织均把5G作为战略重点，我国高度重视5G，为5G发展提供纲领性指导及全方位保障，自2019年6月，工业和信息化部（简称工信部）向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电发放5G商用牌照以来，国内5G建设便进入快车道[1-3]。

与此同时，青海、新疆[4]、河北等地也发生了多起5G工作频段内的干扰申诉事件。这些5G干扰事件中，既有5G基站被干扰情况，如青海玉树、新疆奎屯移动5G频段被干扰；也有5G基站干扰其他台站情况，如青海西宁、河北张家口出现的卫星通信被干扰。干扰定位查找是无线电管理一项重要且较为耗时、耗力的工作。而5G干扰的出现以及进一步处理为无线电管理提出了新的挑战：既要有序保障5G持续健康发展，又要快速解决干扰以维护空中电波秩序；既要做好“预防”工作，推动相关台站进行适应性建设或改造等协调工作，又要做好“急救”工作，出现干扰后，花最少的时间、用最小的代价找出干扰源并解决。

文献[4]针对一起具体的5G基站被干扰案件进行了研究，分析了基于传统技术手段的无线电干扰排查过程；文献[5]和文献[6]基于《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》，结合实际的C波段卫星站被干扰案例，对5G基站与其他台站共存进行了分析。

针对5G基站与邻频台站之间出现的干扰问题，已有研究成果偏重于实际干扰案例的过程分析。本文从实际出现的干扰案例入手，对不同干扰情形进行了理论计算和分析，并针对耗时、耗力的同频干扰问题，结合新技术手段来提升干扰排查效率，给出了实时频谱分析、5G NR信号解调识别以及同频多辐射源定位等解决思路。

2 问题分析

2.1 频率共用

国内5G的工作频段，包括中国电信和中国联通的3 400～3 600 MHz、中国移动的2 515～2 615 MHz频段等，与现有或原有台站工作频率重叠或邻近，如原有多信道多点分发服务（multichannel multipointdistribution service，MMDS）设备以及标称工作频率为3 400～4 200 MHz中星6B卫星等，这样的台站共存局面会导致同频干扰、邻频干扰和减敏干扰等情况。

表1 MMDS系统技术特点[7-10]

2.2 干扰分析

2.2.1 5G基站被干扰分析

青海、新疆等地出现的MMDS设备干扰5G基站情形较为典型，以此为背景进行分析。

MMDS系统，采用微波传输、多路分配的无线通信技术，由于具有投资少、周期短、见效快等优点，广电部门将其用于郊区、乡村等地区的电视信号传送覆盖方面。MMDS系统的技术特点见表1，标称工作频率为2 500～2 570 MHz，与工信部分配给中国移动的2 515～2 615 MHz 5G频率重叠，具有发生同频干扰的理论基础。另外，MMDS设备发射功率大，达百瓦级；信号占用带宽大，为了多传送电视节目会采用宽带发射模式；信号覆盖范围大，达几十千米。所以，从理论上分析，MMDS很容易对5G基站造成有害干扰。

设定乡村平原场景，分析MMDS信号经过传播后对5G基站造成的影响。

参照文献[5]中给出的MMDS系统应用参数，假设MMDS发射天线与5G基站天线架设高度均为30 m，MMDS设备干扰5G基站示意图如图1所示，两者之间的距离为且为无障碍物的通视环境。

图1 MMDS设备干扰5G基站示意图

MMDS系统应用参数如下[7]：

路径损耗方面，大气层和地面电磁特性是影响因素，包括大气层对无线电波的折射、吸收、散射、地面反射等因素造成的损耗[11-13]。

表2 近似计算MMDS覆盖范围

其中，t单位为MHz，单位为km。

在文献[7]中给出的MMDS系统参数基础上，将其噪声门限电平等效为接收机输入噪声功率，使用式（1）、式（2）、式（3）近似计算得到在9.5 km处的接收信号信噪比为23.3 dB，见表2。

表2结果与文献[7]给出的MMDS系统覆盖效果趋势相近，基于同样条件下，进一步分析图1中5G基站接收天线处的干扰电平。

图2 MMDS设备干扰5G基站的功率范围

5G宏基站的接收灵敏度一般会小于−95 dBm[3]，−80 dBm等级的同频信号会对5G基站造成有害干扰。

MMDS系统的工作频率与中国移动的5G工作频率重叠，外加宽带大功率发射以及广域覆盖的特点，导致MMDS无法与5G基站同时、同区工作。

事实上，在2013年12月工信部宣布将 2 555～2 655 MHz频段分配给运营商进行4G部署时，广电部门已开始了应对与探索[10]。

基于MMDS应用的现实状况，无论是从频率上解决，避开2 515～2 615 MHz，还是从台站上解决，避免与5G覆盖区域重叠，都需要考虑既不影响5G部署应用又充分利用已有投入。

2.2.2 其他台站被干扰分析

一位医疗行业从业者告诉《中国新闻周刊》，因该司权限过大，该司官员也容易成为企业“围猎”的对象，在吴浈主政期间前，该司就问题频发，违纪违法问题频出。

卫星地球站等台站被5G干扰事件已发生多起，以C波段台站最为典型，除了青海西宁、河北张家口，上海、广州等地也出现过。

国内3 400～4 200 MHz和4 500～5 000 MHz频段卫星地球站等无线电台（站）、广播电视地球站、双向通信地球站、单收地球站5万～10万个，用户涉及广播电视台站、气象、报社、银行、高校、科研机构、证券及电信运营企业等重要行业企事业单位[5]。

已有在线运行的C波段台站与运营商现行5G工作频率重叠或相近，三大运营商5G工作频率见表3、中国电信和中国联通5G频率与C波段频率如图3所示，进一步导致了同频干扰、邻频干扰等干扰现象发生[5-6]。

表3 三大运营商5G工作频率

图3 中国电信和中国联通5G频率与C波段频率

针对C波段台站与5G基站共存情形，可采取以下方案措施[12-13]：

（1）为地球站等台站加装抗干扰滤波器、更换高品质窄带抗5G干扰卫星高频头等措施，适用于邻频干扰等现象；

（2）调整5G基站发射功率、天线最大辐射方向等，提升基站带外抑制水平；

（3）为台站增加屏蔽、隔离配置，适用于同频干扰情形。

2.3 共存分析

针对频率共用或相近的不同台站共存情形，2018年12月，工信部下发了《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》，为相关主体的进一步工作提供了思路。

（1）5G工作频率范围内，不再有增量地面固定业务台（站）、空间无线电台和卫星地球站等台站进场，包括3 400～4 200 MHz和4 800～5 000 MHz频段的台站不再受理申请；

（2）5G工作频率范围内，已建、新建5G基站与已有存量台站之间，以干扰协调管理为思路，采取适应性建设与适配性改造等措施。

通过《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》并结合实际情况，分析认为5G干扰情况会在较长时间内存在，从目前的阶段来看，完全消除5G干扰是不存在理论基础的，避免和解决“有害干扰”是重点，即把出现的严重干扰通过一系列措施控制在可接受的等级范围内是有效的。

3 解决思路和方法

在实际的无线电管理工作当中，5G干扰的情形多种多样，而以5G工作频段内出现的同频率干扰信号情形最为复杂。出现5G同频干扰后，建议从以下几个方面入手以便提升干扰查找定位的效率。

3.1 解决思路

3.1.1 完整地确定信号特征

随着5G商用程度进一步加深，通过关闭基站来确定干扰源的方法会变得越来越困难，在这种情况下，掌握有力的手段来完整地确定信号特征就显得很有必要，包括待找信号的确定频点、信号波形等特征。

（1）实时频谱分析

以5G基站被干扰为例，在基站100 MHz左右的带宽内出现的任意干扰信号，都会对基站性能造成影响乃至业务受阻。此时，通过实时频谱分析功能，利用显示颜色的不同来区分多种类型的辐射信号，可以清楚明确地获取同频干扰信号的“位置”（具体频点）、信号幅度大小、持续时间、信号宽度等关键参数，如图4所示，可以缩小分析排查的范围，进一步减少不必要的弯路。

需要说明的是，针对同频信号，普通的扫频式频谱仪或接收机无法分辨，也无法获取一些准确的特征参数。

图4 实时频谱分析功能说明示意图

（2）5G信号的解调识别

在5G同频干扰出现时，对5G信号进行解调识别也是非常必要的，因为不同于3G/4G，5G基站的布设密度大大增加，对应5G个体基站的覆盖范围也小很多，在实际的干扰排查现场，方圆几百米范围内往往会有多个频率相同的5G基站。

以5G基站干扰卫星地球站情形为例，在地球站接收天线口面处，可以通过便携式设备确定出与地球站同频的干扰信号幅度超出预期，也可以通过波形判断出干扰信号是宽带信号。此时，如果便携式设备具备5G信号解调识别功能，如图5所示，就可以明确“5G基站类设备”就是干扰源，进一步利用手持定向天线结合5G解调识别出的基站小区号，基于来波功率最大对应干扰贡献最大的原则，初步确定出主要干扰源的方向。

以新疆奎屯移动的2 515～2 635 MHz 5G基站被干扰为例[4]，事实上在有效的频率划分文件中，2 515～2 635 MHz频率是明确分配给移动使用的，这说明实际环境中的台站分布要更加复杂。假如有一个频率为3 400～3 600 MHz的台站被干扰了，也只能说明5G基站是干扰源的概率更大，或许实际环境中还有其他同频率的台站存在。通过实际的案例比拟说明，指出在实际的5G同频干扰查找定位过程中，进行必要的5G解调识别是有意义的。

图5 实际环境中的5G NR信号解调识别结果列表

3.1.2 结合有效的车载定位手段

实际工作当中，无线电干扰查找定位的主战场往往在密集城区，在这样的环境下，多径效应、反射散射很容易造成方位误判，高楼大树会对逼近查找形成困扰，嘈杂的电磁环境也会对干扰定位造成影响。

在密集城区进行5G同频干扰定位查找，依托有效的车载定位手段来进一步缩小目标区域是有意义的，在有多个5G同频辐射源同时存在的环境中，驱车在方圆几千米范围的初始目标区域中采集数据，利用有效的定位算法粗略确定出同频辐射源在大目标区域中的位置，并在地图中标示出来，可以进一步缩小排查范围。

3.2 方法步骤

5G同频干扰的查找定位可以参照以下步骤进行。

步骤1 通过实时频谱分析设备监测被干扰频段，区分出干扰信号与被干扰信号，并获取干扰信号频率等频域特征参数。

步骤2 进行5G NR信号解调，获取5G NR基站PCI等解调域特征参数。在卫星台站被干扰过程中，在卫星天线处通过定向天线可以获得干扰贡献最大的基站方向和PCI参数。

步骤3 通过步行式逼近或车载式逼近策略确定干扰源。在车载式定位干扰过程中，如果是5G基站被干扰情形，使用功率到达法定位系统的多辐射模式，确定出同频辐射源的大致位置，进一步缩小查找区域；如果是卫星台站被干扰情形，可以使用5G基站路测设备，通过在卫星天线处获取的最大贡献基站的PCI，确定出最终的干扰源。

3.3 分析结果

通过使用实时频谱分析、5G信号解调识别以及同频多辐射源定位等新技术手段，在5G工作频段内出现同频干扰事件时，可以让干扰定位并解决干扰问题事半功倍。另外，在实际的干扰查找定位过程中，手持定向天线的波瓣宽度也是需要考虑的因素，尤其是周围都是5G信号时，较好的方向特性可以在逼近目标基站过程中少走弯路。

4 结束语

保障5G持续健康的发展具有重要的意义，频谱本身又是稀缺的资源，所以，5G基站与其他在用合法台站频率共用的现象在相当长时间内会持续存在，由此带来的同频干扰、邻频干扰等现象也会长期存在，基于这样的现状因素，结合《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》，规避和解决“有害干扰”对实现5G基站与其他同频存量台站和谐共存具有现实意义。

在规避5G工作频段内出现的“有害干扰”方面，除了对其他在线合法台站进行适应性改造，包括加装滤波器、屏蔽措施等，还需要5G进行适配性建设，包括保证已建新建5G基站设备发射与接收特性满足规范要求等。

而解决“有害干扰”同样是非常重要的事情，5G工作频率内出现了同频率干扰信号，无论是5G基站被干扰，还是5G基站干扰其他合法台站，如何在不关站、少关站情况下以最快的时间找出干扰源并解决“有害干扰”是一项挑战。

在面临5G基站密集部署、5G信号深度覆盖以及日益复杂的电磁环境形势下，基于常规扫频式接收设备的传统无线电干扰排查手段，会使得干扰定位的效率比较低，而且需要工作人员有丰富的排查经验、跨部门之间的信息要共享充分、及时等。

本文的思路是利用新技术应对新形势下的新问题，提出了结合使用实时频谱分析、5G信号解调识别以及同频多辐射源定位等手段进行干扰排查，在5G基站与其他台站出现干扰问题后，尤其是同频有害干扰时，可以有效提升干扰定位的效率。

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Study on interference problems between 5G base stations and adjacent frequency systems

YAO Jianming

Xi’an Boya Shengyi Communication Technology Co., Ltd., Xi’an 710077, China

For the interference problems in frequency sharing and geographical coexistence between 5G base stations and the adjacent frequency systems such as satellite earth stations, the different situations consisting of the interferences to 5G base stations and the interferences to other stations were analyzed, and the solutions to improve interference positioning efficiency including analyzing the same frequency signal using real-time spectrum function, identifying the signal using 5G NR demodulation function, and locating the interference source combined with same-frequency multiple radio source positioning method were presented.

5G, same frequency interference, real-time spectrum analysis

TN927

A

10.11959/j.issn.1000−0801.2021242

姚建明（1980− ），男，西安博亚盛亿通讯技术有限公司技术总工程师，主要研究方向为无线电、移动通信、信号分析等。

2021−06−08；

2021−10−18