5G信号对中波广播信号源的干扰研究

许博宁

（山东省广播电视局，山东济南 250000）

0.引言

中波广播乃是现代重要传媒形式之一，其不仅丰富了人们的业余生活，更是发布国家、社会及企事业团体等消息的重要途径。5G是最新一代的通信技术，近年来，随着5G的迅速发展，5G信号对中波广播信号源的干扰问题也越来越严重，导致中波广播出现了一些明显的覆盖质量低、收听效果差等问题。而5G信号对中波广播信号源产生干扰的原因是多方面的，具体的干扰类型也不止一种，只有加强相关研究，才能够寻找到有效的抗干扰措施。

1.相关概念简介

1.1 5G

5G即第五代通信技术。与前面几代的通信技术一样，5G的核心技术乃是蜂窝移动通信，但5G又与前面几代的通信技术存在一些不同之处，其在分类上并非是属于新型无线接入型技术。5G以专业角度来分析，本质上是属于一种兼备智能性、融合性、节能性、泛在性以及广带性的新型网络结构。5G最突出的特征就是其超低的网络延迟和超高的网络峰值速率。具体来说，5G的性能指标主要有：

（1）网络峰值速率能够达到10-20Gbit/s，可以有效满足高清视频传输、VR传输等大型数据传输的需求；（2）空中接口时网络延迟能够控制在1ms以内，可以有效满足自动驾驶、远程医疗等实时应用的需求；（3）拥有百万连接/平方公里的设备连接能力，可以有效满足物联网通信的需求；（4）在连续广域覆盖与高移动性的情况下，用户体验速率能够达到100Mbit/s；（5）频谱效率能够高于LTE 3倍以上；（6）可以移动性支持500km/h的高速移动；（7）流量密度能够达到10Mbps/m以上。相较于上一代4G而言，5G的数据处理速度更快、容量更大、连接规模更大、成本更低。5G的出现使得网络融合得以更进一步实现，基于5G下人与物之间真正实现了高效、自由以及安全的联通。

5G的无线关键技术标准重点在于满足灵活多样的物联网需要，基于OFDMA和MIMO，5G为能够有效支持3大应用场景而进行了灵活的全新系统设计。5G的频段不同于4G只支持中低频，其充分考虑到了中低频资源有限的现实情况，在支持中低频的同时也支持高频频段。中低频主要是为满足基本的覆盖与容量需求，高频则主要是为满足在热点区域进一步提升容量的需求。5G针对中低频与高频进行了统一的技术方案设计，且同时支持百MHz的基础带宽。5G还采用了新型信道编码方案LDPC和Polar、大规模天线技术以及多层/多站数据重传技术等，其目的是支持高速率传输、更优覆盖、低时延以及高可靠。而在网络关键技术方面，5G则是应用的全新服务化架构，通过全服务化设计和服务化描述，从而具备模块化网络功能，支持灵活部署、差异化业务场景、按需调用，真正实现了功能重构和能力开放，且更有利于发挥出IT开发实力与网络潜力。

1.2 中波广播

无线电波一般是在与地面相距50km～300km的电离层中进行传播，根据其波长的不同又可分为长波无线电波、中波无线电波、短波无线电波、超短波无线电波、微波无线电波。不同波长的无线电波的传播特性与作用功能也各不相同，一般情况下，长波和中波多用于无线电广播、通讯、导航等领域，短波多用于远距离的国际无线电广播、无线电通讯等领域，超短波和微波多用于近距离的传播和卫星无线电信号下的传播领域。

根据我国目前对于无线电波的划分标准，中波的载波频率是在531kHz～1602kHz范围内，且每隔9kHz为一个频点。理论上来说，中波广播可以通过天波或是地波来进行传输，但由于在白天时受太阳的影响而经常没有天波，所以在现实中多是通过地波来进行传输；夜晚时也会同时通过天波来进行传输，天波经电离层反射能够将信号传输至几千公里外，且传输稳定、电磁波覆盖范围广、磁场污染小、接收设备成本低、抗干扰能力强、可支持定向传输。一般情况下，中波广播发射台站信号系统都主要是由4个部分组成的：（1）矩阵切换器；（2）卫星接收机；（3）信号接收设备；（4）音频处理器。其具体的工作运行步骤为：第一步，由信号接收设备对中波信号进行接收并同时做出调制解调；第二步，由卫星接收设备对经过调制解调后的信号数据进行进一步深度处理；第三步，由操作人员在卫星接收设备的数据上输出调节所需信号结果；第四步，由音频处理器对信号做分析加工处理，注意要确保加工处理后的数据能够在规定区间内得出一个峰值固定的数据结果；最后一步，由矩阵切换器优选多路信号源并经发射机将之导出。

2.广播的发展背景及其重要性

广播诞生于20世纪20年代，是一种通过无线电波或者导线来传送声音的新闻传播媒介，其中，通过无线电波来进行传送的称为无线广播，通过导线来进行传送的则称为有线广播。我国境内的第一个无线电公司广播电台是在1923年1月由一位美国人在上海创办的，1926年10月，我国终于自主创办了第一个无线电公司广播电台—哈尔滨广播电台。时至今日，广播仍然是国家重要的信息发布手段之一，在人们的生产生活中发挥着至关重要的作用。目前我国的广播体系中主要包含了2部分：电视广播与收音广播。这两者是2种不同的信号传播方式，其中，电视广播具有视听画面相结合的特征，能够实现直观、真实、生动的信息传播；收音广播则具有接收设备体积小、方便、灵活等优势，且其又可分为调频广播与中波广播两种形式，前者音质和清晰度更好但传输距离较短，后者则可支持远距离信号传播。

广播发射机是广播信号传输的关键设备。广播发射机是源于发射机技术，发射机技术及设备已经经历了将近一个世纪的发展，其最高峰的发展阶段是在计算机技术诞生及高速发展以后。在发射机技术的影响下，广播发射机也得到了迅速发展及经历了几次重大变革。最早时期的广播发射机是电子管发射机，后来其逐渐发展为了全固态PDM机，再后来又发展为了全固态DAM广播发射机，也是现在所普遍应用的广播发射机。经过数10年的研究、应用及发展更新，目前广播发射机无论是在设备本身质量上面、还是操作技术上面，均拥有了极大的突破，这使得其设备运行越来越稳定、故障发生概率越来越低、停播率直线下降，以及设备维修能力和安全播出保障能力也得到了极大提升。

总的来说，广播的主要作用是在于其能够及时发布国家、社会及企事业团体等层面的重要消息，让群众和社会各界及时了解到相关信息，尤其是一些自然灾害信息、疫病信息、反恐防爆信息、应急抢险信息、救援信息、各类特重大事故信息等。通过广播来统一发布这些信息，既能够在一定程度上缓解人们的紧张情绪，又方便进行统一部署和安排，从而更好地保障社会稳定和人民生命财产安全。由此可见，广播的重要性是不可替代的。

3.5G信号对中波广播信号源的干扰分析

3.1 5G信号对中波广播信号源的干扰原因

5G信号所占用的频段多是集中分布在几个频段区间：（1）3300Hz～3400Hz 区间 ；（2）3400Hz～3600Hz 区间 ；（3）4800Hz～5000Hz区间。通过与中波广播信号源的常用频段分布区间进行比照可以发现，5G信号与中波广播信号源的常用频段区间存在一定的干扰；换言之，5G信号的传输在一定程度上对我国目前的中波广播电视业务产生了干扰[1]。

通过进一步的分析来看，5G信号与中波广播信号源重叠的频段最主要是分布在2个频段：（1）波长C波段5900Hz～6500Hz上行频段；（2）波长C波段3400Hz～4200Hz下行频段。5G干扰信号往往会经信号系统设备而伪装成正常的音频数据，从而对数据信号的正常调制与解调产生影响，导致中波广播发射台站发生信号接收错误[2]。

3.2 5G信号对中波广播发射台站信号接收系统的干扰模式

5G信号对中波广播发射台站信号接收系统的干扰模式来看，其主要具有3种类型：（1）同频干扰；（2）邻频干扰；（3）饱和干扰[3]。首先，当5G信号频段与中波广播电视台运行的信号频率相同时，即会造成同频干扰，其重复的频段区间主要集中在3400Hz～3600Hz；当5G干扰信号的波长约为4000Hz，而中波广播电视台的运行设施又正对生活区时，中波广播发射台站接受的信号会受到干扰，导致信息处理的准确度降低、错误概率上升。其次，当5G信号的部分频段分量进入到中波广播发射台站接收器的有用信号频率区间时，即会造成邻频干扰，其频段区间主要集中在3600Hz～4200Hz，这种情况主要是由于中波广播卫星接收天线的高频性能所导致的。最后，当5G信号干扰源的总功率＞60dB时，即会造成饱和干扰，其信号波长主要集中在3400Hz～3700Hz，这种情况主要是由于中波广播数据信号功率遭受了5G干扰源功率的压制所导致的[4]。

4.5G信号对中波广播信号源的干扰预防措施

近几年，随着5G发展速度的不断加快，5G基站的建设规模日益扩大、EMF的空间分布复杂程度日益提高，相应的5G信号对中波广播信号源造成的干扰情况也越来越严重。在此背景下，必须要进一步加强5G信号对中波广播信号源的干扰研究，结合实际情况采取科学有效的干扰预防措施，以尽可能减少中波广播信号源所受到的干扰。

4.1 同频干扰的预防措施

5G信号对中波广播信号源所造成的同频干扰的强度，通常是与几项因素密切相关：（1）5G信号的发射功率，其发射功率越强则5G信号对中波广播信号源所造成的同频干扰强度越大，反之则干扰强度越小；（2）5G基站与中波广播发射台站之间天线的距离，其距离越短则5G信号对中波广播信号源所造成的同频干扰强度越大，反之则干扰强度越小；（3）中波广播发射台站接收信号系统的性能，其性能越差则5G信号对中波广播信号源所造成的同频干扰强度越大，反之则干扰强度越小[5]。基于此，为了有效减少5G信号对中波广播信号源的同频干扰，应尽量加大5G基站与中波广播发射台站之间天线的距离，并不断提高中波广播发射台站接收信号系统的性能。在具体实践中，应在进行5G基站选址前先做好充分的实地调研，详细了解区域广播卫星站及天线接收的基础建设情况，并进行严密的电磁计算和环境测试，然后再在有关部门的协调下合法建设5G基站点，以确保广播卫星电视与5G网络的和谐共存[6]。

4.2 邻频干扰的预防措施

经对5G信号对中波广播信号源的邻频干扰进行研究可知，通过将传统的宽带低噪声变频放大器替换为窄带低噪声变频放大器，并同时增设滤波器等设备，能够有效降低5G信号对中波广播信号源所造成的邻频干扰强度[7]。基于此，为了有效减少5G信号对中波广播信号源的邻频干扰，应尽量提高中波广播卫星与5G数据传播的效率及中波广播下行信号与5G数据的偏差程度，使中波广播下行信号对5G数据的功率占比得到提升。在具体实践中，应充分结合实际情况来展开全面分析，采取合理的抗邻频干扰方案，以从根本上预防邻频干扰的发生。

5.结语

在现实中5G信号对中波广播信号源的干扰是不可避免的，但干扰程度有轻有重，可以通过采取一些科学有效的手段来降低其干扰程度。尤其是针对同频干扰与邻频干扰这2种主要干扰类型，应分别制订合理的抗干扰方案，以降低抗干扰的程度。