5G通信技术对地面数字电视覆盖效果的影响

【摘要】地面数字电视将是未来电视传输的主要发展方向，利用数字技术完成电视信号的采集、编辑、传输、播放。整个过程可以有效减少电视信号在传输过程中的损耗，提升信号传输范围和质量。但是，地面数字电视技术在实际应用过程中受到接受区域、频率规划、多径衰落等多种因素的影响，数字电视信号的传输途径需要进一步优化和升级。鉴于此，本文对5G通信技术对地面数字电视覆盖效果的影响进行深入分析。

【关键词】5G;移动通信;地面;数字电视

中图分类号：TN94                        文献标识码：A                      DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.011..017

数字电视目前已经逐渐取代模拟电视成为电视技术发展的主要趋势。其中地面数字电视是通过地面发射机对数字信号进行传输，具有广域覆盖、传输资源丰富的优势，也是目前应用较为广泛的数字电视技术。地面数字电视利用数字信号可以传输更多的电视内容，提高频谱的使用效率，并且数字信号本身比传统模拟信号抗干扰能力强，能够提供高质量的电视图像，通过地面数字电视技术可以满足新媒体日益增长的业务需求，同时，也可以提供更为优质的服务。地面数字电视的信号传输以及覆盖范围主要依靠发射机组的配置数量实现覆盖，由于发射机设置地理范围存在差异，因此会存在信号覆盖盲点，影响地面数字电视的顾客使用体验。因此，需要通过5G通信技术弥补地面数字电视覆盖范围的劣势。

1. 5G通信技术特性评价

第五代移动通信技术（5th Generation Mobile Communication Technology，5G）具有速率高、延时低以及连接范围广等优势，是现阶段商用移动通信技术发展的最高水准。随着第五代通信技术的不断成熟，应用范围越来越广，5G不仅标志着网络传输能力的提升，而且网络服务类型更加多样化，5G通信技术的应用领域也更广。5G通信技术在地面数字电视中的应用，可以有效提升数字电视信号的覆盖效果，成为广播电视未来发展的主要方向。下面就对5G通信技术的特点进行详细分析：

1.1 无线接入网技术

第五代通信技术的核心是无线接入网技术，5G通信技术通过无线网络实现万物互联，加速了信息传递的便利性。从最初的1G发展到5G，电磁波的频率越来越高、频谱带宽越来越宽，5G通信技术可以通过Gb/s量级的数据传输速率，可以使用毫米波频谱的方式实现，较小的毫米波长度可以与定向天线组合的方式来提升海量数据传输的效率。

1.2 高频段传输

5G通信网络可以进行高频段传输，有效缓解了低频谱资源紧张的现象，通过使用丰富的高频谱资源，可以实现高速、短距离通信，支持5G容量和传输速率等方面的需求。随着5G通信技术的不断发展，射频器件、系统设计等设备不断完善，利用高频传输可以进一步提升5G通信的用户体验。

1.3 大规模天线阵列技术

5G通信技术结合大规模天线列阵可以提升频谱效率。传统的通信设备频谱资源利用率不高，数据传输效率有限对既有的无线网络造成极大负担，通过引入了大规模天线列阵技术，有效扩充基站侧可支持的协作天线。此外，传统的2D天线阵列在大规模天线列阵技术的推动下拓展为3D天线阵列，形成新颖的3D-MIMO技术，该技术支持多用户波束智能赋型，有效地降低了不同频段之间的干扰，结合高频段毫米波技术，可以有效提升无线信号覆盖效果。现阶段，5G通信技术正在针对大规模天线信道测量与建模、阵列设计与校准、导频信道、码本及反馈机制等问题进行研究，未来将支持更多的用户空分多址（SDMA），显著降低发射功率，实现绿色节能，进一步提升覆盖范围。

2. 5G通信技术在地面数字电视中的应用

地面数字电视需要结合发射机周围的频谱环境对射频调制信号频率进行信号传播，因此，信号覆盖范围会受到发射机地理位置和功能的限制。地面数字电视广播信号覆盖范围在设计过程中，要求规划的方案和原有的电视业务相兼容，一旦发生冲突，由总局统一进行协调处理。根据指配数字台站的电磁环境，模拟台站在数字台站的有害场景，并分析模拟台站的业务覆盖范围内的干扰情况，进行分析采取有效的保护措施，例如干扰较小的，结合被干扰台站的性质，采取针对性的保护措施;干扰严重的，则需要进行改频。地面数字电视广播频率规划涉及到网络结构、配置以及频率资源，最终目的是实现地面数字电视广播的广域覆盖和高质量的信息传输。

5G通信技术可以有效提升地面数字电视覆盖效果，数字电视发射机负责将电视广播信号转换成可供传输的数字编码，然后通过复用器合成单一的输出信号。传输和分配系统接收数字电视码流然后再将其调制成稳定、可靠的高频数字信号，并进一步传输到各个发射系统中。发射机接收射频调制信号然后进行同步调制、放大以及滤波等处理，是现地面发射。接收终端将对这些射频调制信号进行解调得到数字电视码流，经过复用、结合等处理，实现用户端的数字电视播放。传统模拟电视信号在传输和接收电视信号的过程中容易产生信号干扰，发射机组在使用不同频率播放节目信号时，需要间隔一定距离，占用了大量的频谱资源，播放的电视节目质量也不尽如人意。地面数字广播电视是传统模拟电视技术的全面革新，數字电视网络主要包括电视节目集成系统、数字信号传输系统以及数字信号接收系统，通过5G通信技术有效提升广播电视的节目质量和服务效率。

地面数字广播电视是通过5G通信技术实现数字广播电视的全网络覆盖。数字电视在我国具有非常广泛的应用场景，用户在使用过程中会产生大量的数据信息，需要借助5G通信网络解决海量数据信息的处理问题。5G通信网络具有较强的抗干扰能力，可以实现了相邻频道内的射频调制信号传输，提高无线频谱利用率，增加了电视节目的传播数量。采用多点同步发 射的方式，可以解决数字信号的盲区覆盖问题，可以降低数字电视信号发射成本。通过使用5G通信技术，扩大网络覆盖面积，同时可以根据实际情况增加发射站点，灵活调整射频调制信号的覆盖范围。

地面数字电视单频网由一个主站和若干分站组成地面数字电视覆盖网络。主站先将数字电视节目信号传输到数据包中，然后通过网络适配器发送至分站的接收器中，按照统一的时间频率标准进行同步适配处理，完成码流同步。5G通信技术在地面数字电视中的应用如图1所示：

5G通信技术与地面数字电视的融合，需要通过移动终端提升顾客的用户体验，用户不仅可以通过电视机观看丰富的节目内容，而且还可以使用移动终端，实时观看丰富的电视节目。打破传统广播电视技术受限于终端设备的，导致用户只能通过电视节和广播观看和收听节目，严重影响了用户体验。借助5G通信技术，完全打破接收端的限制，不仅可以通过地面数字电视进行实时播放，而且还可以通过移动终端进行電视节目的回放和录播。观看时段也可以变得更加灵活和分散，有效缓解电视节目播放的“黄金时段”产生的流量问题。

5G通信技术与地面数字电视的融合，可以有效拓宽数字电视的服务领域。在地面数字广播电视网络系统中由于分站与主站的距离存在较大差异，码流接收时间并不统一，因此，在同步部分将码流包中的巨帧初始化包提取出来，考虑到激励器对码流进行编码调制的处理时延的一致性原则，需要根据其中的时标信息对各种的码流进行相应的延迟处理，然后经过变频后同时发射相同的信息码流，实现时间同步。

5G通信技术与地面数字电视的融合，包括：数字电视网、广播网络以及5G通信网的相互融合。借助5G通信技术实现不同类型的业务交互。5G通信技术可以进行多项无线业务的接入，包括支持面向移动与固定终端的广域覆盖、更大广播电视容量和更高部署的灵活性。用户可以通过更多的渠道接收电视广播节目，5G通信技术可以向不同用户发送多个节目内容，有效缓解了点对点播放的限制。地面数字电视可以借助5G通信技术开展更深度的合作，包括屏端设备、公交移动电视、车载终端等，帮助地面数字电视进入智能化的时代。

3. 总结

综上所述，随着5G通信技术的发展，万物互联将逐渐成为一种现实。尤其是在数字电视领域，借助5G通信网络可以有效提升数字信号的覆盖范围、增强用户体验。5G通信技术具有无线接入网技术、高频段传输、大规模天线列阵技术，可有效弥补地面数字电视覆盖的短板。为地面数字电视广域覆盖提供有利的技术支持。尤其是现阶段在传统模拟技术向数字技术过渡阶段，组网技术的优化升级将决定了我国数字广播电视技术发展速度。5G通信技术凭借其高效的频谱利用率、超强的抗干扰能力以及广阔的覆盖面积成为地面数字电视组网方案的首选，目前已经得到了广泛应用。

参考文献：

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[2]张俊.无线数字化覆盖工程在县级广电的应用与实施[J].广播与电视技术.2017（10）

[3]李小虎.DTMB数字电视测试[J].数字通信世界.2018（12）

作者简介：李延亮，男，1984.2，山东济南人，助理工程师，研究方向：5G网络应用及建设、数字电视组网及建设、宽带网络规划运营及组网。