5G 时代广播电视数字信号覆盖技术的创新发展

2022-11-26崔云波

电声技术 2022年7期

崔云波

（山东省平度市融媒体中心，山东平度 266700）

0 引言

21 世纪，我国的信息技术获得了飞速发展，推动了媒体与通信行业深度融合发展。媒体市场竞争激烈。为充分占据市场份额，获取稳定的受众群体，广播电视行业应跟随时代发展步伐，充分应用大数据与5G 技术，不断优化广播电视数字信号覆盖技术，扩大信号传输范围，实现创新发展，创造全新发展格局。

1 5G 技术在广播电视数字信号覆盖中的应用

随着科技不断发展，大数据与5G 技术逐渐衍生并发展，逐渐应用在人们的日常生活及工作中，为广播电视行业带来机遇的同时，也带来了全新挑战。5G 技术与大数据技术均具有海量及高速度特征。这些特征与广播电视行业的发展需求一致。在这些技术的支持下，广播电视行业将发生全局性与全域性变化，有利于保持广播电视媒体原有发展优势，强化技术支持，最终实现广播电视行业的媒体融合与数字化转型。5G 技术是指第五代通信技术，与传统技术相比较，传输速度更快，容量大，且安全性能更高。目前，5G 技术被广泛应用于广播电视数字信号传输工作中，充分发挥出综合传输优势，加快推进广播电视节目制作与传输的数字化转型进程。总体上看，5G 通信技术对广播电视数字信号传输的影响主要显现在三个方面。

第一，加快形成新型广电媒体传播网。随着700 MHz 无线网络、核心网、承载网、IT 支撑系统等各项广电5G 网络项目建设取得规模性进展，中国广电媒体在全国范围内实现了良好的网络覆盖，广电网络用户规模不断上升。

第二，革新了数字广播电视节目的制作与传输方式。在5G 网络的支撑下，广播电视节目的内容服务向移动化、多屏化、高清化和智能化迈进，互联网视频业务开始逐步占领市场。

第三，增强了观众的沉浸式体验。5G 技术保障了节目视频的高清晰度，同时与虚拟现实（Virtual Reality，VR）技术、增强现实（Augmented Reality，AR）技术、高清直播技术、全息影像技术以及人工智能技术充分融合，为广大用户提供了良好的体验［1］。

2 数字广播电视信号覆盖技术

随着相关科研的持续化开展，新时期，5G技术、大数据等融合应用，为数字广播电视信息传播提供了新的发展方向。在此，对当前常用的四种信号覆盖技术进行分析阐述。

2.1 DVB 技术

DVB是数字视频广播（Digital Video Broadcasting）的简称。DVB 技术在发挥效用的过程中，必须有卫星信号和相关设备的支持。只有卫星信号传播流畅、设备运转正常、卫星和地球设备传输通路正常，才能达成数字信息传播的目的。同时，DVB 涉及多项内容，如DVB 交互、DVB 基带信息等，都会对最终传播效果产生直接影响［2］。

从功能方面来看，DVB 技术不仅可以实现信息传输和信息的灵活接收，还能实现声音、图像资源的流畅传播。但在5G 时代，因受到多种因素的干扰，DVB 技术的局限性逐渐暴露，其中成本消耗大是最明显的短板。例如，要充分发挥DVB 技术的传输效果，必须借助收费的综合解码卫星接收机（Integrated Receiver Decoder，IRD）技术才可以实现。这在无形中推动了技术研究，也为新型数字广播电视信息覆盖技术研究提供了契机。

2.2 DMB-T 技术

DMB 称为数字多媒体广播，是在数字音频广播（DAB）基础上发展出的一项广播系统。在实践探索和理论支持下，DMB 不断发展并与其他技术融合，进一步优化提升广播声音质量，助力其由传统的单一声音广播向多媒体领域发展。依托DMB系统的成熟理论，DMB-T 技术（地面数字多媒体广播）在新理论的支持下也得到了进一步发展。

应用DMB-T 技术，不仅可以有效提升广播电视节目的质量，还能进一步顺应时代发展趋势，为广大用户提供更为多样、自由的选择空间。尤其是5G 时代，科学技术发展水平日益提高，大众对广播电视的信号质量、传输流畅度等有了更高要求。为了支持广播电视行业发展，打造更为高效、流畅的数字信号传输体系极为重要。而DMB-T 技术依托DMB-T 系统，可充分满足广大受众的个性化需求和高品质要求。

2.3 ATSC 技术

ATSC 是美国高级电视业务顾问委员会（Advanced Television Systems Committee）的缩写，常用其代指美国的数字电视国家标准。该技术在应用过程中，通过MPEG-2 视频压缩和AC－3 音频压缩方式实现信源编码，同时为了满足需求，采用VSB调制信道编码且提出地面广播模式（8VSB）和高数据率模式（16VSB）两种模式［3］。

应用ATSC 技术时，首先需要从美国的数字电视国家标准入手，其次全面提升广播电视运作过程的信息传输的稳定性和精确性，这是保证数字广播电视信息实现全覆盖目标的基础；最后需要明确该技术重点在于画面展示，应用时需要根据画面展示的不同层面，针对性地选用技术标准。从技术角度来看，可将画面展示分为三个层面：第一是定像层面，是指观众最终看到的图像效果；第二是针对性压缩处理，从而提升画质；第三是在前两层面基础上进行科学调整。经过上述三个层面的科学落实，可最大限度地保证数字电视广播信号安全、稳定地实现全覆盖。

2.4 ISDB 技术

ISDB 是日本的数字广播专家组（Digital Broadcast Experts Group，DIBEG）制订的数字广播系统标准。ISDB 技术就是基于该标准而形成的数字广播电视信息传输技术体系。该技术具备柔性强、拓展性强及共通性强等特点，能够在集成发送过程中发挥重要作用。

利用ISDB 技术，可以全面保证数字广播电视信号实现全覆盖，利用标准化的复用方式，实现不同类型的信号专用通路发送。对已经复用的信号利用不同通道进行发送，可有效提升信号传输品质。

3 5G 背景下广播电视数字信号覆盖技术的创新

3.1 科学布设天线地网

提供优质广播电视数字节目内容服务的基础是规模庞大、运行良好的通信网络资源。在广播电视数字信号传输中，科学布设天线地网，为解决这一问题提供了很好的解决方案。

天线地网主要是将天线铁塔作为中心，把导线安放于信号发射场的地下，如此实现天线辐射的回路。传输原理是：大地电阻的数值超过地网导线电阻许多，导致地网导线的电流比大地上所形成的电流大，从而有效降低了传输信号在大地的损耗，使天线效率得以大幅度提升。天线地网通常要用铁塔的底部来充当中心圆心，所配用的铜导线直径φ2～3 mm。对于数量方面的设置，应紧密结合土壤的地导系数和所处地形状况，同时根据长度与高度，兼顾土壤性质和地面状况。据调查统计，导线的长度一般是在0.3λ～0.5λ（λ特指信号的波长）。通常，导线长度与塔的高度相等［4］。

在天线地网布设工作中，为了减少地损的负面影响，需要对地网的埋设深度进行合理控制，不可埋设过深。为了做好导线的保护工作，需要将地网的深度控制在距离地面0.3～0.5 m 的范围。在距离天线塔底中心位置0.5λ 以内的范围，一定要设置天线电磁感应区，用于调整损耗与地网的关系，与天线塔底中心相距大于0.5λ 的地方均设有辐射场。

对于广播电视数字信号发射工作来说，只有做好天线地网铺设工作，方能为地电流提供良好的通路，提高信号发射效果［5］。

对于地网的铺设工作，必须合理使用高温处理技术方法来进行全部连接点的焊接，充分确保焊接点的稳固与安全。如果铁塔正下方的区域地面电磁场能量超过一定限度，会大大增加信号传输的损耗，加重信号衰减问题。为此，应在距离铁塔基座较近的区域，将地网的掩埋深度降低，将其铺设在比较浅的地层中，这样可以加强天线的辐射效率。

在地网铺设过程中，时常会遇到不同类型的障碍物，如调配室等，此时需要绕过障碍物，进行分散型敷设。例如，某广播电视台在建设地网的过程中，一共组建了三座中波自立塔，其中两座铁塔高120 m，另一座高76 m（是一座1 098 kHz 的单频塔）。铁塔地网的圆心是中波自立塔，地网中一共埋设了120 根紫铜线，埋深在40～50 cm，呈放射状向外铺设。在铁塔围墙外与调配室外侧均安置了地网内环，以紫铜板为材质，尺寸大小为10 cm×0.75 mm，以此连接地网线和塔基的回流条。完成铺设工作后，还需用混凝土进行固封，以此避免地网受损。此外，还在地网线的末端处安放一个外环，之后再用紫铜线对所有的网线的末端进行连接，从而构成完善的地网结构。

3.2 推动智慧广电建设

结合上文阐述内容进行分析，在当前时代，推动智慧广电建设是创新发展的必然途径。在此可通过以下三个维度促进智慧广电建设：第一，实现深入融合创新，从技术层面实现数字信号全覆盖，如融合5G 技术优化传播方式和传播技术，实现与人工智能（Artificial Intelligence，AI）的深度融合等；第二，实现业态升级，如打造“5G+VR/AR”模式，增强用户的沉浸式体验；第三，从服务体系方面创新，如加快“全国一张网”建设，加速涵育智慧广电生态。通过上述三方面内容的创新发展，可为实现数字广播电视信号覆盖提供更多动力［6］。