5G通信网络优化最佳实践之电信5G与卫星C波段干扰研究及解决建议报告的推广案例.docx
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5G通信网络优化最佳实践之电信5G与卫星C波段干扰研究及解决建议报告的推广案例
5G通信网络优化最佳实践之电信5G与卫星C波段干扰研究及解决建议报告的推广案例
【摘要】国内3400-3700Mhz的C波段用于卫星空对地传输，3.4G-3.7G的FSS（fixed一satelliteservice）工作站不会清频，实际也无法实现，因此3.5G频段的5G系统必将与卫星的C波段长期共存，本文通过对干扰分析，寻求两个系统的隔离方案。
【关键字】5G、C波段、干扰、隔离
一、推广背景
第14届FINA世界游泳锦标赛于2018年12月10日-16日在杭州举行，中国电信作为唯一通信合作伙伴提供了全方位的通信服务，其中5G+8K360°VR直播，5G+8K高清视频直播，5G演示车体验，1GB精品线路，5G+4K无人机直播，得到了组委会和政府相关部门的高度认可和表扬。
上海电信卫星车进行世泳赛直播，赛前设备调测发现下行误码达到0.0001，图像有卡顿，花屏等现象。
经过现场定位为移动5G3.5-3.6G阻塞干扰了卫星C波段下行信号，关闭移动5G站点问题解决。
该卫星直播车滤波器范围为3.55G-4.2G，虽然本次事件与电信5G站点无关，但在5G大规模部署前了解5G与卫星C波段相关情况，显得尤为重要。
二、推广实施
1、中国C-Band频谱当前使用情况
国内C-BAND分配情况：
3.4-4.2G频谱为固定卫星地球接收站使用：
广电、卫通。
与电信5G同频地面站：
接收带宽800M的地面站（3400-4200MHz）称为是与5G（3.5G频段）系统同频。
与电信5G异频地面站：
接收带宽500M的地面站（3700-4200MHz）称为是与5G（3.5G频段）系统异频。
一、工作在3.4-3.6的FSS工作站，有影响的只有3个（北京、上海），其他分布在西藏；
二、工作在3.6-3.7的FSS工作中，全国各地。
其中报备的3.6-3.7G的FSS大约有5000个，工作在3700-4200MHz频段的地球站数量及分布远远大于工作在3400-4200MHz频段的卫星地球站
2、5G与C-Band干扰分析
卫星C-BAND与5G系统的相互干扰有四种：
1）卫星C-BAND干扰5G手机接收
2）卫星C-BAND干扰5G基站接收
3）5G手机干扰卫星C-BAND地面站下行接收
4）5G基站干扰卫星C-BAND地面站接收
其中1）、2）影响较小，因此本文重点分析3）和4）“低频NR基站下行对卫星接收站，UE上行对卫星接收站干扰。
2.1阻塞干扰
5G系统对卫星接收阻塞干扰
干扰源的发射信号从发射天线口被放大发射出来后，经过了空间损耗（衰减），最后进入被干扰接收机。
如果衰减不够的话，进入被干扰接收机的干扰信号强度够大，将会使接收机信噪比恶化或者饱和失真
因此干扰分析的原理就是首先计算接收机能容忍的干扰信号强度门限，然后和发射机发射的干扰信号强度（已知）比较，得到最低的衰减要求。
2.2杂散干扰
杂散干扰：
由于发射机器件非线性，在工作频带以外很宽范围产生辐射信号分量,包括热噪声、谐波、寄生辐射等；
这些信号落在被干扰系统接收机工作带内，抬高了接收机底噪。
3GPP协议对杂散指标的要求：
2.3、邻道干扰
ACLR：
邻道泄漏比，发端的能力，用来衡量发端滤波器对邻道的抑制能力。
（图示A-B的发送能量与B~C的发送能量比值）
ACS：
邻道选择性，收端的能力，用来衡量收端滤波器对邻道的接收能力。
（图示B-D的接收能量与A’-B’的接收能量比值）
ACIR：
邻道干扰，定义为：
3、解决方案分析
NR基站对卫星接收站的异频干扰，可以通过IMT发射端、FSS接收端、隔离等多项措施并举来解决，具体包括：
1）NR基站发射端：
提高5G基站带外TRP指标，降低邻频干扰；
2）FSS接收端：
更换高频头提升接收性能，增加FSS自身抗干扰能力；
3）增加物理隔离：
包括方向角避开/零陷、隔离罩。
3.1、提升TRP指标方案
TRP（TotalRadiatedPower）：
总辐射功率，包括邻道泄露和杂散等总体干扰情况。
对于3.7G-4.2G卫星台，接收带宽从3725MHz开始，通过提升NR基站3725MHz的带外TRP抑制指标，降低对卫星接收台的邻频干扰
3.2、卫星地面站更换FSS高频头，串联滤波器方案
方案一：
高频头（LNB）主要功能：
低噪声放大、下变频、中频放大，通过更换高性能高频头，增强接收性能和抗干扰能力。
方案二：
定制滤波器，串接在馈源与高频头之间。
3.3、通过物理隔离，抑制NR基站对FSS的邻频干扰
隔离罩如图所示：
一定敞口的铁丝网构成，单层的屏蔽效果20-30dB，单层隔离罩2000-3000元
关键挑战：
可部署性还需进一步论证，楼顶沉重/空间约束
3.4、空间隔离（虚拟用户迫零），抑制NR基站对FSS的邻频干扰
方案描述：
卫星接收台放置NR定制终端（隔离罩外），网络侧识别该定制终端（类CPE），通知UE上报波束ID、SRS测量。
虚拟用户迫零方案：
处于定制终端相关性高的用户不调度（后续保护带宽外调度），基于静态权（SRS受限）和动态权（SRS不受限）的虚拟用户MU，控制其他用户指向卫星接收台信号能量，虚拟用户迫零方案增益：
10~20dB
三、推广效果
1．电信3.4G-3.5G频段干扰及解决建议：
1）电信5G同频地面站解决方案建议：
接收带宽800M的地面站（3400-4200MHz）的地面站，NR3.5基站对卫星接收台的隔离度要求为182dB。
隔离度分析：
低频NR->卫星地面站（同频）
带宽（GHz）
100
发射功率（dBm/MHz）
33
接收端底噪（dBm/MHz）
-113
灵敏度恶化限度内允许干扰
（恶化0.3dB）
-125
发送天线增益
24
接收天线增益
0
隔离度要求
182
同频情况下，由于5G基站信号在其带内，因此只能通过隔离手段来解决，包括：
1、增加基站与FSS地面站的空间隔离距离；
2、卫星周边基站的天线主瓣与卫星地面站点的主波束方向避开（含基站零陷技术）；
3、卫星地面站增加隔离罩（通常一层20dB以上）。
隔离度要求：
解决方案
隔离距离：
m
（UMA模型）
增加卫星地面站隔离罩@20dB
2025.6
增加卫星地面站2层隔离罩@40dB
629.1
1层隔离罩+主瓣方位角错开@32dB
1004.3
2层隔离罩+主瓣方位角错开@52dB
311.8
2）电信5G异频地面站解决方案建议：
接收带宽500M的地面站（3700-4200MHz），与电信3.4G-3.5G频率间隔200M，一般影响相对较小，主要为阻塞干扰，经与无委员沟通，建议通过更换高频头或者在高频头与信源间串联3.6G-4.2G带通滤波器解决。
3.6G-4.2G滤波器正面：
3.6G-4.2G滤波器反面：
3.6-4.2GHz带通滤波器技术规格参数：
3）验证效果
利用C波段高清卫星车和电信移动5G基站，处于同一环境下，未安装和安装3.6-4.2GHzC波段带通滤波器的的情况下，记录频谱仪上3.2G-3.7GHz带宽频谱，3.625-4.2GHz带宽频谱，3.9-4.1GHz频谱。
同时选取垂直极化接收，水平极化接收的卫视频道，3.7GHz-4.GHz各选择一组，记录安装前后，下列2种情况下，卫星接收机的C/N、C/NMargin和误码率。
加装滤波器的馈源：
卫星接收机在安装滤波器前后的接收参数对比表：
结果分析：
1）通过频谱仪可以看出：
在不安装滤波器的情况下，在3.2-3.7GHz频段，5G基站的开启，在其工作频段上频谱的改变是很明显得；在3.625-4.2GHz频段上，可以看出3.625GHz附近受5G基站开启干扰很大，不但底噪抬升明显，载波强度也有下降，3.9-4.1GHz频段也明显出现载波强度下降。
2）在安装带通滤波器后：
在所观察的三个频段，可以发现5G基站的开启，对相应频段的载波强度干扰明显下降。
3）观察卫星接收机，在未安装滤波器，5G基站未开启的情况下，卫星接收机的C/N,C/NMARGIN和误码率均情况正常，都能够正常接收卫星节目。
4）在5G基站开启业务后，未安装滤波器的情况下，绝大部分原本接收强度一般，MARGIN值较低的接收频点，都无法正常锁定卫星信号。
原本MARGIN值较大的两个频点，受5G干扰影响，误码率直线下降，偶然有锁定解码，输出图像也遍布马赛克。
5）在5G基站开启业务后，安装滤波器的情况下，原本受干扰的接收频点，绝大部分已经能够正常锁定解码，只是C/N和MARGIN值，比未受5G干扰时小；也有原本信号强度低，MARGIN值低的频点，增加滤波器后，可能由于接收强度太差，无法正常接收。
6）由以上对比可以看出，在应对5G基站对C波段卫星下行频率的干扰，采用3.625GHz-4.2GHz的带通滤波，能够明显的屏蔽5G基站的邻频干扰。
四、优化总结
由于5G还未大规模部署，我们需要提前摸清C-BAND卫星站频率使用及器件指标，在工信部指导要求下，处理好两个系统的干扰问题，做到社会效益最大化。
本案例可以有效解决或改善电信5G与卫星C波段干扰问题，建议全国推广使用。
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