廣播數字紅利進展

郭永明，田 添，李軍芳

(國家無線電頻譜管理研究所，陜西西安710061)

0 引言

移動通信的快速發展依賴于大量的頻譜資源，這使得原本就有限的、寶貴的頻譜資源供給更加緊張。隨著TD-LTE的產業化不斷推進，世界各國近年來一直都在研究和尋找滿足TD-LTE發展所需的頻譜。

一直以來，國際和國內無線電管理部門把700 MHz頻段劃分給了廣播電視業務［1］。目前用于數字電視制式的數字壓縮系統可以用來在單個模擬頻道所用的頻譜上傳輸多個(最多6個，取決于編碼和調制技術)標準數字電視頻道［2］。一般一個地區有4個或5個地面模擬業務，因此，通過數字化將其納入單個數字電視頻道會大大降低使用的頻譜總量。在由模擬電視向數字電視轉換的過程中，VHF和UHF波段中按照標稱頻譜用量安排原有模擬節目后大大節約了頻譜資源的使用，釋放了許多被占用的頻譜，這種因采用模數轉換技術而節約的頻譜資源一般被稱為數字紅利(Digital Dividend)［3－5］。

模數電視轉換能夠節省約80%的頻譜資源，其所帶來的數字紅利如果用于IMT后將實現IMT通信廣覆蓋，相對于2．6 GHz頻段節約2/3的投資成本。

1 國外模數電視轉換進展情況

由于世界各國模數電視轉換進程不同以及高清電視發展問題，數字紅利用于IMT的進展較為緩慢。截至2012年，全球模數電視轉換的進展情況如下［6－9］:

①美國。美國在2005年通過的數字電視轉換和公共安全法案，規定了美國模/數轉換后釋放頻譜的分配。至少釋放了108 MHz頻譜，其中24 MHz劃分給公共安全業務，另外84 MHz已通過2次拍賣被劃分給商業業務，實現了應用的多樣化。

目前，美國政府又與加拿大和墨西哥在關于使用700 MHz頻段的建設框架上達成協議，此舉被視為在部署LTE無線寬帶服務的重大進步。

②日本。日本頻譜政策的一個目的就是推動無線寬帶的發展，明確UHF頻段上數字電視釋放的頻譜將會被分配給移動無線系統。日本在2011年7月前就實現了電視的模數轉換，將模擬電視使用的90～108 MHz、170～222 MHz和470～770 MHz這3個頻段轉換到現在數字電視使用的222～710 MHz頻段，共釋放了130 MHz的頻譜資源，如圖1所示。其中718～748 MHz共30 MHz規劃給了蜂窩電話，配對的下行頻率為773～803 MHz。

圖1 日本數字紅利的再規劃情況

③英國。英國政府于2010年7月宣布，計劃在2011年底進行700 MHz頻譜的拍賣。英國預留8 MHz頻率用于政府公共服務，并為新業務盡量保留頻段，保證全國的數字地面電視運營商都能獲得合適的成段頻譜資源以及移動寬帶的應用。英國明確將釋放的頻譜，第1塊會被劃分給本地電視;第2塊會被劃分給無線麥克風使用;其他頻譜在全國范圍內將被劃分給其他的用戶/業務。

2013年2月20日英國通信監管機構Ofcom公布了4G頻譜拍賣的最終結果。此次拍賣的頻譜資源共有 250 MHz，分別在700 MHz和 2.6 GHz這2個頻段上。低頻段的700 MHz頻段來自模擬地面電視關閉后的“數字紅利”，是進行大范圍無線覆蓋的理想頻段;高頻段的2.6 GHz頻率則用于更快速的數據傳輸。兩者的結合能夠讓4G網絡在廣度和深度兩方面更好地應對城市中不斷增長的數據需求。

④法國。法國2008年10月公布了“2012數字法國”計劃，法國政府承諾將廣播電視模數轉換所節省的部分頻譜分配給寬帶移動服務使用。法國電信管理部門對“數字紅利”進行了深入研究，其結論是將空閑出的頻譜一部分給移動寬帶服務將比僅僅留給數字電視服務會產生更多經濟價值。

⑤澳大利亞［10］。澳大利亞通訊及媒體管理局(ACMA)是開發無線電頻譜塊(APT 700 MHz計劃)的主要推動者。APT 700 MHz計劃確定了703～803 MHz中的45 MHz成對頻譜，非常適合移動寬帶使用。這一計劃已經被第3代合作伙伴計劃(3GPP)采納，作為LTE服務的標準。2013年，ACMA將分配使用APT頻段計劃的700 MHz頻段，作為紅利頻譜拍賣的一部分。APT 700 MHz頻段計劃有機會成為移動寬帶中統一性最高的頻段，其范圍幾乎覆蓋全世界，而且是唯一低于1 GHz、服務于潛在用戶多達數億的市場的頻段。

⑥歐盟的其他國家［11］。西班牙在2011年8月舉行的新一輪LTE頻譜拍賣中，拍賣的是位于700 MHz、900 MHz和2．6 GHz頻段上的58個片區的頻譜，共獲得超過16．5億歐元的收益。瑞典政府在2011年2月拍賣了原來用于廣電的700 MHz頻段，重新規劃900 MHz頻段，用于移動通信的頻譜將達到1 047 MHz。另外，芬蘭、盧森堡、荷蘭、比利時、奧地利、丹麥、馬耳他和斯洛文尼亞等國都已完成電視的數字化轉換，釋放700 MHz頻譜“數字紅利”皆在計劃與進行中。

⑦亞太國家和地區。2010年，APT推出了面向700 MHz頻段的2x 45 MHz頻段計劃，以便實現頻段調和并確保各國及其消費者均可獲益于規模經濟以及更低的設備和手機成本。據GSMA的研究，如亞太各國政府將“數字紅利”頻譜用于移動寬帶通信，到2020年亞太地區的GDP將增加近7 300億美元，稅收將增加1 300多億美元。GSMA研究報告選取韓國、印度、印度尼西亞和馬來西亞進行了詳細研究表明，將700 MHz頻段分配給IMT長期演進會使得互聯網連接的普及水平出現大幅增長，尤其是在農村地區。通過為移動領域分配700 MHz頻段，亞太各國可以享受重大的社會經濟利益并為數百萬人提供所需的低成本移動服務。

2013年3月，印度決定推薦采用APT頻段計劃方案，將700 MHz頻段分配給移動通信業務。2012年4月，智利電信監管機構Subtel表示，為實現適用于LTE網絡的700 MHz頻段的部署以及2013年該頻譜的拍賣計劃，智利政府已經決定采用APT頻段計劃。在此之前，包括馬來西亞、巴布亞新幾內亞和新加坡等在內的很多亞太國家和地區以及很多拉美國家都已經采用或考慮采用APT頻段計劃。

2 我國模數電視轉換進展情況

我國廣播電視信道每個頻道帶寬為8 MHz，具體頻道規劃如圖2所示，標準電視頻道編號為“DS”，是分配給電視專用的頻道，允許開路電視(和有線電視)使用，記有DS1～DS68個頻道，劃分為I、III、IV和V幾個波段。有線電視增補頻道編號為“Z”，是原本分配給其他業務的無線電頻段，但由于有線電視在電纜中傳輸不會干擾空中信號，因此也可以設置有線電視頻道，記有Z1－Z7個頻道［12］。

圖2 中國廣播電視信道規劃情況

在470～798 MHz頻段，我國廣播電視共規劃了36個8 MHz帶寬電視頻道。其中DS49(798～806 MHz)雖規劃了頻道號，但作為國家備份頻率沒有使用。

截止2009年，在我國近4億的電視用戶中(包括模擬及數字電視用戶)，除了1．6億是有線電視用戶之外，其他2億多戶收看電視的主要方式就是地面電視，因其涉及面廣、影響大，地面數字電視服務定位為公益服務，無論是衛星和有線是否覆蓋，地面數字電視都是必備的一些手段。地面數字電視需求最多的用戶群體是在有線電視通達不到的鄉村居民用戶，還有城鄉結合部的一些用戶。我國模數電視轉換推進的步驟如下:

①2013～2015年，爭取在全國縣級(含)以上城鎮以高、標清方式播出地面數字電視，并逐步開始優化省會城市以及地市和縣的覆蓋網絡。

②到2018年底，全國地級(含)以上城市地面電視完成向數字化過渡。全國縣級(含)以上城鎮的中央電視臺第1套、第7套和本省第1套、本地第1套地面數字電視廣播節目人口覆蓋率達到模擬電視的水平且地面數字接收機基本普及后，開始逐步停播模擬電視。

③到2020年，全國地面數字電視廣播覆蓋網基本建成，提供中央電視臺第1套、第7套和本省第1套、本地第1套電視節目等高清、標清公共服務節目，地面數字電視綜合覆蓋率達到現有模擬電視覆蓋水平且地面數字電視接收機基本普及后，全面關閉地面模擬電視信號，完成地面電視向數字化過渡。

2020年實現地面模擬電視信號停止播出，地面電視實現由模擬到數字的戰略轉型。

3 700 MHz頻段目前使用情況

根據文獻［1］中的規定，我國在698～806 MHz頻段的規劃如圖3所示。

圖3 698～806 MHz頻段的規劃

①地面無線電視廣播。地面無線電視廣播在電視廣播中仍然占有重要地位，在中國約4億的電視廣播用戶中有3億用戶是通過無線信號收看電視節目的，在有線網絡未覆蓋的鄉村和邊遠地區以及有線網絡覆蓋有困難的地區地面無線電視廣播甚至是唯一的方式。地面電視的UHF頻段核準頻率范圍是470～566 MHz和606～806 MHz。

700 MHz頻段中的614～806 MHz涵蓋了地面無線電視廣播的26～49頻道，頻道間隔為8 MHz，沒有待分配的閑置頻率。另外，從2002年起，一些城市也利用700 MHz頻段開展公交車輛的移動電視試驗，比如上海市利用 DS39頻道(718.0～726.0 MHz)，北京市利用 DS48頻道(790.0～798.0 MHz)進行了移動電視試驗，目前已經在全國其他城市推廣。

②通用無線遙控設備。2005年9月5日信息產業部無線電管理局下發信部無［2005］423號文件《微功率(短距離)無線電設備的技術要求》，其中規定通用無線遙控設備的使用頻率:470～566 MHz和614～787 MHz;占用帶寬:不大于1.0 MHz;發射功率限值:5 mW(e.r.p)。

③無線傳聲器和民用無線電計量儀表等類型設備。2005年9月5日信息產業部無線電管理局下發信部無［2005］423號文件《微功率(短距離)無線電設備的技術要求》，其中規定無線傳聲器和民用無線電計量儀表等類型設備的使用頻率:470～510 MHz和 630～787 MHz;占用帶寬:不大于200 kHz;發射功率限值:50 mW(e.r.p)。

④各類民用設備的無線控制裝置。2005年9月5日信息產業部無線電管理局下發信部無［2005］423號文件《微功率(短距離)無線電設備的技術要求》，其中規定各類民用設備的無線控制裝置的使用頻率:779～787 MHz;發射功率限值:10 mW(e.r.p)。

⑤接力通信系統。國標《100－1 000 MHz接力通信系統的容量系列波道配置及設備的主要技術要求》中規定了接力通信系統的使用頻率:798～806 MHz和 843～851 MHz;占用帶寬:不大于2 MHz;射頻輸出功率限值:10 W［13］。

4 700 MHz頻譜占用度測試情況

694～806 MHz是地面模擬電視頻段(包括DS36～DS49標準頻道)。以陜西省為例，對694～806 MHz注冊與非注冊頻點占用情況進行統計。由于廣播電臺臺站數據的特殊性，尚未得到相關臺站數據信息，故在此頻段未進行注冊與非注冊頻點的統計，只進行了占用與未占用頻點的統計［14］。對統計結果進行分析，得到結論以下:

①陜西省694～806 MHz頻段平均占用度為27.70%;

②寶雞市、渭南市、咸陽市和榆林市頻段占用度略低，小于10%，西安市、商洛市和漢中市頻段占用度較高，大于50%，其他地市頻段占用度為10%～50%;

③694～806 MHz頻段以帶寬為8 MHz的模擬電視信號為主，且頻段占用度較高;

④除西安市、漢中市等個別城市外，無論在時間上和頻段上，其他地市頻譜利用率均較低，存在較大的頻譜空間可被再利用［15］;

⑤694～806 MHz頻段占用度主要由模擬電視信號頻段占用度決定，其他頻點信號占用度對該頻段占用度影響甚微;

⑥加快模擬電視信號向數字電視信號轉變可以節約更大的頻譜空間，釋放出的頻率可考慮用于IMT系統。

5 結束語

我國是一個人口眾多、地域遼闊的發展中國家，各地區的經濟發展水平差異較大，再加上各種技術、政治的因素，使我國的模擬電視向數字電視的過渡期不可能很短，過渡過程也可能較復雜。因此，對我國模數轉化和頻率釋放分配提出了以下的預測和建議:

①我國可釋放頻譜預測。鑒于目前我國有線電視頻道數(北京:55個，上海:67個，廣州:63個)為60個左右，在模擬電視向數字電視轉型后，考慮到廣告、新聞和娛樂等專業頻道業務需求，參照有線電視頻道數目，預計最多需要60個數字電視頻道。我國目前電視系統占用UHF的頻率帶寬為296 MHz，在保證相同節目數量的前提下，如果頻率使用效率提高一倍，則模數轉換后可以釋放的頻率約為140 MHz。如果采用復用技術傳輸標清電視節目，假設共有60套數字電視節目，同一個頻道可以傳輸4～5套標清電視節目，則可以釋放大約70～80 MHz的頻率。

②我國釋放頻譜分配方案的建議。對于廣播電視而言，數字化不但帶來電視傳輸質量的飛躍，同時可以將一部分700 MHz頻段釋放出來，無論從系統成本還是覆蓋性能方面考慮，模數轉換釋放的頻譜較為適合移動通信業務。如上述國外模數電視轉換進展情況所述，國際上普遍將部分釋放的頻譜用于IMT，根據我國IMT發展情況，我國也應該遵循這一基本規律和趨勢。

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［15］ITU-R SM．1046-2．無線電系統頻譜使用和效率的定義［R］，2006．