5G通信技術對地面數字電視覆蓋效果的影響

【摘要】地面數字電視將是未來電視傳輸的主要發展方向，利用數字技術完成電視信號的采集、編輯、傳輸、播放。整個過程可以有效減少電視信號在傳輸過程中的損耗，提升信號傳輸范圍和質量。但是，地面數字電視技術在實際應用過程中受到接受區域、頻率規劃、多徑衰落等多種因素的影響，數字電視信號的傳輸途徑需要進一步優化和升級。鑒于此，本文對5G通信技術對地面數字電視覆蓋效果的影響進行深入分析。

【關鍵詞】5G;移動通信;地面;數字電視

中圖分類號：TN94? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.011..017

數字電視目前已經逐漸取代模擬電視成為電視技術發展的主要趨勢。其中地面數字電視是通過地面發射機對數字信號進行傳輸，具有廣域覆蓋、傳輸資源豐富的優勢，也是目前應用較為廣泛的數字電視技術。地面數字電視利用數字信號可以傳輸更多的電視內容，提高頻譜的使用效率，并且數字信號本身比傳統模擬信號抗干擾能力強，能夠提供高質量的電視圖像，通過地面數字電視技術可以滿足新媒體日益增長的業務需求，同時，也可以提供更為優質的服務。地面數字電視的信號傳輸以及覆蓋范圍主要依靠發射機組的配置數量實現覆蓋，由于發射機設置地理范圍存在差異，因此會存在信號覆蓋盲點，影響地面數字電視的顧客使用體驗。因此，需要通過5G通信技術彌補地面數字電視覆蓋范圍的劣勢。

1. 5G通信技術特性評價

第五代移動通信技術（5th Generation Mobile Communication Technology，5G）具有速率高、延時低以及連接范圍廣等優勢，是現階段商用移動通信技術發展的最高水準。隨著第五代通信技術的不斷成熟，應用范圍越來越廣，5G不僅標志著網絡傳輸能力的提升，而且網絡服務類型更加多樣化，5G通信技術的應用領域也更廣。5G通信技術在地面數字電視中的應用，可以有效提升數字電視信號的覆蓋效果，成為廣播電視未來發展的主要方向。下面就對5G通信技術的特點進行詳細分析：

1.1 無線接入網技術

第五代通信技術的核心是無線接入網技術，5G通信技術通過無線網絡實現萬物互聯，加速了信息傳遞的便利性。從最初的1G發展到5G，電磁波的頻率越來越高、頻譜帶寬越來越寬，5G通信技術可以通過Gb/s量級的數據傳輸速率，可以使用毫米波頻譜的方式實現，較小的毫米波長度可以與定向天線組合的方式來提升海量數據傳輸的效率。

1.2 高頻段傳輸

5G通信網絡可以進行高頻段傳輸，有效緩解了低頻譜資源緊張的現象，通過使用豐富的高頻譜資源，可以實現高速、短距離通信，支持5G容量和傳輸速率等方面的需求。隨著5G通信技術的不斷發展，射頻器件、系統設計等設備不斷完善，利用高頻傳輸可以進一步提升5G通信的用戶體驗。

1.3 大規模天線陣列技術

5G通信技術結合大規模天線列陣可以提升頻譜效率。傳統的通信設備頻譜資源利用率不高，數據傳輸效率有限對既有的無線網絡造成極大負擔，通過引入了大規模天線列陣技術，有效擴充基站側可支持的協作天線。此外，傳統的2D天線陣列在大規模天線列陣技術的推動下拓展為3D天線陣列，形成新穎的3D-MIMO技術，該技術支持多用戶波束智能賦型，有效地降低了不同頻段之間的干擾，結合高頻段毫米波技術，可以有效提升無線信號覆蓋效果。現階段，5G通信技術正在針對大規模天線信道測量與建模、陣列設計與校準、導頻信道、碼本及反饋機制等問題進行研究，未來將支持更多的用戶空分多址（SDMA），顯著降低發射功率，實現綠色節能，進一步提升覆蓋范圍。

2. 5G通信技術在地面數字電視中的應用

地面數字電視需要結合發射機周圍的頻譜環境對射頻調制信號頻率進行信號傳播，因此，信號覆蓋范圍會受到發射機地理位置和功能的限制。地面數字電視廣播信號覆蓋范圍在設計過程中，要求規劃的方案和原有的電視業務相兼容，一旦發生沖突，由總局統一進行協調處理。根據指配數字臺站的電磁環境，模擬臺站在數字臺站的有害場景，并分析模擬臺站的業務覆蓋范圍內的干擾情況，進行分析采取有效的保護措施，例如干擾較小的，結合被干擾臺站的性質，采取針對性的保護措施;干擾嚴重的，則需要進行改頻。地面數字電視廣播頻率規劃涉及到網絡結構、配置以及頻率資源，最終目的是實現地面數字電視廣播的廣域覆蓋和高質量的信息傳輸。

5G通信技術可以有效提升地面數字電視覆蓋效果，數字電視發射機負責將電視廣播信號轉換成可供傳輸的數字編碼，然后通過復用器合成單一的輸出信號。傳輸和分配系統接收數字電視碼流然后再將其調制成穩定、可靠的高頻數字信號，并進一步傳輸到各個發射系統中。發射機接收射頻調制信號然后進行同步調制、放大以及濾波等處理，是現地面發射。接收終端將對這些射頻調制信號進行解調得到數字電視碼流，經過復用、結合等處理，實現用戶端的數字電視播放。傳統模擬電視信號在傳輸和接收電視信號的過程中容易產生信號干擾，發射機組在使用不同頻率播放節目信號時，需要間隔一定距離，占用了大量的頻譜資源，播放的電視節目質量也不盡如人意。地面數字廣播電視是傳統模擬電視技術的全面革新，數字電視網絡主要包括電視節目集成系統、數字信號傳輸系統以及數字信號接收系統，通過5G通信技術有效提升廣播電視的節目質量和服務效率。

地面數字廣播電視是通過5G通信技術實現數字廣播電視的全網絡覆蓋。數字電視在我國具有非常廣泛的應用場景，用戶在使用過程中會產生大量的數據信息，需要借助5G通信網絡解決海量數據信息的處理問題。5G通信網絡具有較強的抗干擾能力，可以實現了相鄰頻道內的射頻調制信號傳輸，提高無線頻譜利用率，增加了電視節目的傳播數量。采用多點同步發 射的方式，可以解決數字信號的盲區覆蓋問題，可以降低數字電視信號發射成本。通過使用5G通信技術，擴大網絡覆蓋面積，同時可以根據實際情況增加發射站點，靈活調整射頻調制信號的覆蓋范圍。

地面數字電視單頻網由一個主站和若干分站組成地面數字電視覆蓋網絡。主站先將數字電視節目信號傳輸到數據包中，然后通過網絡適配器發送至分站的接收器中，按照統一的時間頻率標準進行同步適配處理，完成碼流同步。5G通信技術在地面數字電視中的應用如圖1所示：

5G通信技術與地面數字電視的融合，需要通過移動終端提升顧客的用戶體驗，用戶不僅可以通過電視機觀看豐富的節目內容，而且還可以使用移動終端，實時觀看豐富的電視節目。打破傳統廣播電視技術受限于終端設備的，導致用戶只能通過電視節和廣播觀看和收聽節目，嚴重影響了用戶體驗。借助5G通信技術，完全打破接收端的限制，不僅可以通過地面數字電視進行實時播放，而且還可以通過移動終端進行電視節目的回放和錄播。觀看時段也可以變得更加靈活和分散，有效緩解電視節目播放的“黃金時段”產生的流量問題。

5G通信技術與地面數字電視的融合，可以有效拓寬數字電視的服務領域。在地面數字廣播電視網絡系統中由于分站與主站的距離存在較大差異，碼流接收時間并不統一，因此，在同步部分將碼流包中的巨幀初始化包提取出來，考慮到激勵器對碼流進行編碼調制的處理時延的一致性原則，需要根據其中的時標信息對各種的碼流進行相應的延遲處理，然后經過變頻后同時發射相同的信息碼流，實現時間同步。

5G通信技術與地面數字電視的融合，包括：數字電視網、廣播網絡以及5G通信網的相互融合。借助5G通信技術實現不同類型的業務交互。5G通信技術可以進行多項無線業務的接入，包括支持面向移動與固定終端的廣域覆蓋、更大廣播電視容量和更高部署的靈活性。用戶可以通過更多的渠道接收電視廣播節目，5G通信技術可以向不同用戶發送多個節目內容，有效緩解了點對點播放的限制。地面數字電視可以借助5G通信技術開展更深度的合作，包括屏端設備、公交移動電視、車載終端等，幫助地面數字電視進入智能化的時代。

3. 總結

綜上所述，隨著5G通信技術的發展，萬物互聯將逐漸成為一種現實。尤其是在數字電視領域，借助5G通信網絡可以有效提升數字信號的覆蓋范圍、增強用戶體驗。5G通信技術具有無線接入網技術、高頻段傳輸、大規模天線列陣技術，可有效彌補地面數字電視覆蓋的短板。為地面數字電視廣域覆蓋提供有利的技術支持。尤其是現階段在傳統模擬技術向數字技術過渡階段，組網技術的優化升級將決定了我國數字廣播電視技術發展速度。5G通信技術憑借其高效的頻譜利用率、超強的抗干擾能力以及廣闊的覆蓋面積成為地面數字電視組網方案的首選，目前已經得到了廣泛應用。

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作者簡介：李延亮，男，1984.2，山東濟南人，助理工程師，研究方向：5G網絡應用及建設、數字電視組網及建設、寬帶網絡規劃運營及組網。