5G 與廣播電視地面傳輸融合路徑研究

沈云峰 胡麗宏

（長興縣融媒體中心，浙江 湖州 313100）

廣播電視傳輸覆蓋實行數字化變革，技術體系朝著數字化、模擬化方向過渡。CDR 廣播、地面數字電視的無線覆蓋也逐漸推廣。工信部向廣電企業頒發5G 牌照，廣電傳輸、互聯網、通信技術，就會實現融合發展，因此5G 屬于重要趨勢。

一、廣電地面覆蓋與移動通信融合探索

（一）地面廣電智能化擴展

傳統意義上，地面數字電視、廣播技術成熟度高。地面數字電視標準中，出現了較多一代標準、二代標準。針對數字廣播標準，我國實行CDR 標準。部分標準融合新技術，并且廣播上提供動態化體驗，置入動態廣告、個性化圖形、第二屏應用同步等。比如ATSC3.0 標準，該標準結合OTA 廣播信號、家庭互聯網。節目利用廣播與電視接收；廣告與其他媒體信息，則利用互聯網提供。但是，上述標準并未獲得運營商、移動設備支持，且地面廣播電視覆蓋缺陷，導致移動視頻業務發展速度快，相應縮小傳統覆蓋網，需要應用新數字廣播技術，實現交互雙向視音頻業務。

（二）移動通信的廣播模式拓展

移動新技術，尋求廣播電視融合。第三代移動通信中，引入多媒體廣播/組播業務，隨著3GPP 技術演進，廣播組播技術也持續演進，引入多播、廣播單頻網，增強型廣播多播技術。按照廣播行業用例與需求，注重擴展eMBMS，同時與EnTV項目整合在一起。項目增強性，多表現在系統架構與界面簡化方面，注重擴展LTE 物理層。基于運營效果分析，EnTV 項目的商業成功案例比較少，由于項目性價比低，因此應用成功率不高。所以，4G 以前覆蓋范圍有限，廣播范圍內的用戶規模小，通過點播即可滿足用戶需求，經濟性比較高。此外，廣播載波資源，只可以到達60%，無法滿足廣播業務需求。在Rel-14 中，增強型廣播多播服務，提供HPHT 廣播，增加保護間隔選項，將載波效率提升至100%。EnTV 可以滿足歐盟數字廣播要求，應用效率顯著高于DVB-1，釋放頻譜新用途。EnV 與5G 廣播技術，能夠成為地面數字電視的新標準。

德國地區實行5G 項目試驗，通過高塔、高功率發射機，在半徑60km 范圍內，實現廣泛、廉價分發內容。在測量區域內，能夠不斷提升移動電視接收效果。通過現場測量結果可知，應用Rel-14 的信號分析器，能夠實現典型廣播傳輸系統，為5G廣播發展提供依據。

（三）5G 廣播實現形式

在Rel-16 標準下，5G 地面廣播增強方案研究，主要應用Rel-14 的EnTV。由于Rel-15 版本，被稱為5G 規范，因此廣播、多播系統被稱為5G 廣播。在2020 年7 月，Rel-16 標準被凍結，包括強化LTE EnTV，以此滿足5G 廣播要求。在我國發展中，5G廣播利用廣播電視、5G 網絡、固網絡，形成融合型網絡，分發點-多點內容，屬于混合型業務，加強經典廣播方式的交互性。

二、廣播電視傳輸與5G 融合發展路線

（一）地面數字電視、5G 廣播融合內容

在地面傳輸領域，廣播電視應當與5G 技術融合，應用地面數字電視廣播、5G 廣播、5G 通信架構，確保傳統媒體轉型升級，更好地融合新興媒體。地面數字電視廣播，針對傳統大屏、高清服務。圖1 為數字電視系統圖。5G 廣播，針對手機、智能小屏，終端體積下，可以提供優質的電視直播業務。通過移動終端，廣播電視從初級接收，逐漸過渡到移動接收。針對內容方面，5G 廣播的混合電視廣播，不僅包含電視直播，還包含電視點播、用戶自制內容、社交媒體內容、音頻點播內容、交互性廣告等。

（二）廣播電視5G 網絡發展

廣播電視具備頻率優勢，可以達到700MHz。在建設5G 技術架構時，廣播電視可以借助行業資源、技術資源等優勢，整合文化創意，內容資源，擴大覆蓋面，降低組網成本，提供多種服務內容。

當前所面對的問題，多是客戶數量少，建設經驗不足等，硬件基礎設施非常少，必須加大資金與資源投入力度。在今后發展中，廣電5G 技術能夠與電信運營商、終端設備商、內容提供商相互合作，建立生態與商業模式。對于獨立公共平臺，廣電5G 網絡，可以支持不同運營商，實現資源內容共享，產業各方收益頗多，能夠提升廣播電視公共服務質量與效益。

（三）5G 廣播網絡資源配置

我國各地區廣播電視頻率需要“大換血”，改造和置換現有地面數字電視系統，升級傳輸臺站的硬件系統，注重優化整合頻率資源、國內網絡資源。當網絡資源、頻率整合順利，打雜廣電5G 網絡的時間仍然較長。針對廣電運營商而言，建成5G體系后，能夠增加經濟效益，深度融合廣電業務發展，屬于戰略性決策。廣電、第三方運營商合作，能夠靈活配置資源，實現優勢互補。尤其是與中國移動合作，能夠覆蓋5G 所有通用頻段應用。

三、適宜5G 廣播體系建設的技術路線

（一）組網方案

3GPP 的5G 標準，發布NSA 標準，然而SA 為5G 目標架構。廣播電視無4G 網，因此不能應用NSA 組網，廣播電視5G RAN，需要應用SA 組網模式。如圖2 所示。SA組網，可以滿足多種業務場景應用需求，可以實現E2E 切片、5G VoNR 功能。廣電在移動通信網絡中處于空白，應用極簡網絡方案，無需兼容原有通行標準，可以簡化站點、架構、協議與運維，針對性較強。

通過共建、共享，可以降低建網成本，增加網絡應用效益。能夠有效指導5G 建設。廣電應用無線接入網共享、核心網獨立架構。現階段，低頻、中頻采用協調覆蓋方式，以協同組網方式為主。廣電4.9G 頻段產業鏈成熟度不足，所以必須共享合作商，通過中頻補充容量層。

（二）5G 地面廣播實現路線設想

首先，將5G 雙向鏈路，放置在4.9GHz；將5G 廣播，放置在700MHz，不會對地面廣播電視頻譜資源造成影響，然而穿透能力不強。其次，將5G 雙向鏈路，放置在4.9GHz、700MHz，同時將5G 廣播，放置在600MHz，此時可以確保5G 雙向網覆蓋。然而，5G 廣播侵占數字地面廣電頻譜資源，要做好頻率規劃，以5G 地面廣播，取代地面數字電視與廣播。

（三）地面發射臺的業務轉型

5G 廣播技術發展過程中，無論是地面電視發展，還是取代地面電視，建立新的標準，都必須重視地面發射臺的資源優勢。如果只是存在業務轉型，卻不會喪失覆蓋節點功能。在5G廣播體系中，原有發射塔為廣播最佳載體，只是將地面電視發射機，轉變為5G 廣播發射機。在未來發展中，傳統發射臺會成為地面廣播電視、5G 地面廣播的綜合臺站。

傳統發射臺面應用期間，完成地面700MHz 清頻、模數轉換任務后，會釋放臺站機房空間、鐵塔空間，促進臺站升級轉型。注重資源建設與規劃，為5G 廣播發展預留空間，同時為臺站業務轉型升級做好準備。處理臺站覆蓋效果，不管是數字電視，還是5G 地面大塔廣播；不管是應用FeMBMS 技術，還是DTMB 標準，都需要加強關鍵節點覆蓋能力，尤其是5G 廣播體系中，協調通信網絡，處理好傳統覆蓋補點問題。主節點覆蓋效率高，利用技術升級方式，可以加強廣播電視天線覆蓋性能，屬于重要研究方向。

現階段，地面廣播電視天線，多應用線極化方式，覆蓋效果不理想，且信號穩定性差，穿透能力不足。應用線極化天線，吸收和輻射電磁波，電磁波可以在自由空間內反射、衍射、散射，改變電磁信號極化。接收天線接收不到發射天線信號，還會影響接收系統運行正常化。廣泛應用線極化，多是天線設計能力、制造工藝不佳，導致天線系統性能不佳。與線極化相比，圓極化波的特質比較多。

第一，圓極化天線，發射圓極化天波，可以被線極化天線接收。圓極化天線，可以接收線極化天線輻射電磁波，處理天線極化匹配問題。接收天線，可以高效接收天線信號。第二，圓極化波的電場矢量為旋轉狀態，所以圓極化波的穿透能力強。第三，圓極化波入射至反射物體上，能夠降低信號多徑反射所致多徑衰落影響，可以確保車載移動接收效果。圓極化波，抗干擾能力強，可以提升接收信號信噪比，加強信號質量，降低誤碼率。在惡劣環境下，可以確保信號通暢度。自廣播電視領域，圓極化天線的應用研究價值高。比如在A 發射臺站測試中，對同一位置、同品牌、同型號的極化天線，覆蓋區內應用垂直方式接收，在平均場強測試中，只下降1dB，接收效果相同。通過水平方式接收，能夠提升垂直極化天線接收效果。通過測試數據可知，圓極化天線車載接收效果，顯著優于其他天線。將其作為基礎，圓極化天線能夠納入5G 標準中。

四、結語

綜上所述，5G 技術能夠改變廣播電視發展方向。智慧廣電部署中，5G 技術與地面廣播電視融合應用，將成為重要發展趨勢，能夠彌補不同廣電節目短板，加強互補效應，擴展廣電節目內容覆蓋范圍，全面加強廣電節目質量。