5G 与广播电视地面传输融合路径研究

沈云峰 胡丽宏

（长兴县融媒体中心，浙江 湖州 313100）

广播电视传输覆盖实行数字化变革，技术体系朝着数字化、模拟化方向过渡。CDR 广播、地面数字电视的无线覆盖也逐渐推广。工信部向广电企业颁发5G 牌照，广电传输、互联网、通信技术，就会实现融合发展，因此5G 属于重要趋势。

一、广电地面覆盖与移动通信融合探索

（一）地面广电智能化扩展

传统意义上，地面数字电视、广播技术成熟度高。地面数字电视标准中，出现了较多一代标准、二代标准。针对数字广播标准，我国实行CDR 标准。部分标准融合新技术，并且广播上提供动态化体验，置入动态广告、个性化图形、第二屏应用同步等。比如ATSC3.0 标准，该标准结合OTA 广播信号、家庭互联网。节目利用广播与电视接收；广告与其他媒体信息，则利用互联网提供。但是，上述标准并未获得运营商、移动设备支持，且地面广播电视覆盖缺陷，导致移动视频业务发展速度快，相应缩小传统覆盖网，需要应用新数字广播技术，实现交互双向视音频业务。

（二）移动通信的广播模式拓展

移动新技术，寻求广播电视融合。第三代移动通信中，引入多媒体广播/组播业务，随着3GPP 技术演进，广播组播技术也持续演进，引入多播、广播单频网，增强型广播多播技术。按照广播行业用例与需求，注重扩展eMBMS，同时与EnTV项目整合在一起。项目增强性，多表现在系统架构与界面简化方面，注重扩展LTE 物理层。基于运营效果分析，EnTV 项目的商业成功案例比较少，由于项目性价比低，因此应用成功率不高。所以，4G 以前覆盖范围有限，广播范围内的用户规模小，通过点播即可满足用户需求，经济性比较高。此外，广播载波资源，只可以到达60%，无法满足广播业务需求。在Rel-14 中，增强型广播多播服务，提供HPHT 广播，增加保护间隔选项，将载波效率提升至100%。EnTV 可以满足欧盟数字广播要求，应用效率显著高于DVB-1，释放频谱新用途。EnV 与5G 广播技术，能够成为地面数字电视的新标准。

德国地区实行5G 项目试验，通过高塔、高功率发射机，在半径60km 范围内，实现广泛、廉价分发内容。在测量区域内，能够不断提升移动电视接收效果。通过现场测量结果可知，应用Rel-14 的信号分析器，能够实现典型广播传输系统，为5G广播发展提供依据。

（三）5G 广播实现形式

在Rel-16 标准下，5G 地面广播增强方案研究，主要应用Rel-14 的EnTV。由于Rel-15 版本，被称为5G 规范，因此广播、多播系统被称为5G 广播。在2020 年7 月，Rel-16 标准被冻结，包括强化LTE EnTV，以此满足5G 广播要求。在我国发展中，5G广播利用广播电视、5G 网络、固网络，形成融合型网络，分发点-多点内容，属于混合型业务，加强经典广播方式的交互性。

二、广播电视传输与5G 融合发展路线

（一）地面数字电视、5G 广播融合内容

在地面传输领域，广播电视应当与5G 技术融合，应用地面数字电视广播、5G 广播、5G 通信架构，确保传统媒体转型升级，更好地融合新兴媒体。地面数字电视广播，针对传统大屏、高清服务。图1 为数字电视系统图。5G 广播，针对手机、智能小屏，终端体积下，可以提供优质的电视直播业务。通过移动终端，广播电视从初级接收，逐渐过渡到移动接收。针对内容方面，5G 广播的混合电视广播，不仅包含电视直播，还包含电视点播、用户自制内容、社交媒体内容、音频点播内容、交互性广告等。

（二）广播电视5G 网络发展

广播电视具备频率优势，可以达到700MHz。在建设5G 技术架构时，广播电视可以借助行业资源、技术资源等优势，整合文化创意，内容资源，扩大覆盖面，降低组网成本，提供多种服务内容。

当前所面对的问题，多是客户数量少，建设经验不足等，硬件基础设施非常少，必须加大资金与资源投入力度。在今后发展中，广电5G 技术能够与电信运营商、终端设备商、内容提供商相互合作，建立生态与商业模式。对于独立公共平台，广电5G 网络，可以支持不同运营商，实现资源内容共享，产业各方收益颇多，能够提升广播电视公共服务质量与效益。

（三）5G 广播网络资源配置

我国各地区广播电视频率需要“大换血”，改造和置换现有地面数字电视系统，升级传输台站的硬件系统，注重优化整合频率资源、国内网络资源。当网络资源、频率整合顺利，打杂广电5G 网络的时间仍然较长。针对广电运营商而言，建成5G体系后，能够增加经济效益，深度融合广电业务发展，属于战略性决策。广电、第三方运营商合作，能够灵活配置资源，实现优势互补。尤其是与中国移动合作，能够覆盖5G 所有通用频段应用。

三、适宜5G 广播体系建设的技术路线

（一）组网方案

3GPP 的5G 标准，发布NSA 标准，然而SA 为5G 目标架构。广播电视无4G 网，因此不能应用NSA 组网，广播电视5G RAN，需要应用SA 组网模式。如图2 所示。SA组网，可以满足多种业务场景应用需求，可以实现E2E 切片、5G VoNR 功能。广电在移动通信网络中处于空白，应用极简网络方案，无需兼容原有通行标准，可以简化站点、架构、协议与运维，针对性较强。

通过共建、共享，可以降低建网成本，增加网络应用效益。能够有效指导5G 建设。广电应用无线接入网共享、核心网独立架构。现阶段，低频、中频采用协调覆盖方式，以协同组网方式为主。广电4.9G 频段产业链成熟度不足，所以必须共享合作商，通过中频补充容量层。

（二）5G 地面广播实现路线设想

首先，将5G 双向链路，放置在4.9GHz；将5G 广播，放置在700MHz，不会对地面广播电视频谱资源造成影响，然而穿透能力不强。其次，将5G 双向链路，放置在4.9GHz、700MHz，同时将5G 广播，放置在600MHz，此时可以确保5G 双向网覆盖。然而，5G 广播侵占数字地面广电频谱资源，要做好频率规划，以5G 地面广播，取代地面数字电视与广播。

（三）地面发射台的业务转型

5G 广播技术发展过程中，无论是地面电视发展，还是取代地面电视，建立新的标准，都必须重视地面发射台的资源优势。如果只是存在业务转型，却不会丧失覆盖节点功能。在5G广播体系中，原有发射塔为广播最佳载体，只是将地面电视发射机，转变为5G 广播发射机。在未来发展中，传统发射台会成为地面广播电视、5G 地面广播的综合台站。

传统发射台面应用期间，完成地面700MHz 清频、模数转换任务后，会释放台站机房空间、铁塔空间，促进台站升级转型。注重资源建设与规划，为5G 广播发展预留空间，同时为台站业务转型升级做好准备。处理台站覆盖效果，不管是数字电视，还是5G 地面大塔广播；不管是应用FeMBMS 技术，还是DTMB 标准，都需要加强关键节点覆盖能力，尤其是5G 广播体系中，协调通信网络，处理好传统覆盖补点问题。主节点覆盖效率高，利用技术升级方式，可以加强广播电视天线覆盖性能，属于重要研究方向。

现阶段，地面广播电视天线，多应用线极化方式，覆盖效果不理想，且信号稳定性差，穿透能力不足。应用线极化天线，吸收和辐射电磁波，电磁波可以在自由空间内反射、衍射、散射，改变电磁信号极化。接收天线接收不到发射天线信号，还会影响接收系统运行正常化。广泛应用线极化，多是天线设计能力、制造工艺不佳，导致天线系统性能不佳。与线极化相比，圆极化波的特质比较多。

第一，圆极化天线，发射圆极化天波，可以被线极化天线接收。圆极化天线，可以接收线极化天线辐射电磁波，处理天线极化匹配问题。接收天线，可以高效接收天线信号。第二，圆极化波的电场矢量为旋转状态，所以圆极化波的穿透能力强。第三，圆极化波入射至反射物体上，能够降低信号多径反射所致多径衰落影响，可以确保车载移动接收效果。圆极化波，抗干扰能力强，可以提升接收信号信噪比，加强信号质量，降低误码率。在恶劣环境下，可以确保信号通畅度。自广播电视领域，圆极化天线的应用研究价值高。比如在A 发射台站测试中，对同一位置、同品牌、同型号的极化天线，覆盖区内应用垂直方式接收，在平均场强测试中，只下降1dB，接收效果相同。通过水平方式接收，能够提升垂直极化天线接收效果。通过测试数据可知，圆极化天线车载接收效果，显著优于其他天线。将其作为基础，圆极化天线能够纳入5G 标准中。

四、结语

综上所述，5G 技术能够改变广播电视发展方向。智慧广电部署中，5G 技术与地面广播电视融合应用，将成为重要发展趋势，能够弥补不同广电节目短板，加强互补效应，扩展广电节目内容覆盖范围，全面加强广电节目质量。