【摘要】地面數(shù)字電視將是未來電視傳輸?shù)闹饕l(fā)展方向，利用數(shù)字技術(shù)完成電視信號(hào)的采集、編輯、傳輸、播放。整個(gè)過程可以有效減少電視信號(hào)在傳輸過程中的損耗，提升信號(hào)傳輸范圍和質(zhì)量。但是，地面數(shù)字電視技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中受到接受區(qū)域、頻率規(guī)劃、多徑衰落等多種因素的影響，數(shù)字電視信號(hào)的傳輸途徑需要進(jìn)一步優(yōu)化和升級。鑒于此，本文對5G通信技術(shù)對地面數(shù)字電視覆蓋效果的影響進(jìn)行深入分析。

【關(guān)鍵詞】5G;移動(dòng)通信;地面;數(shù)字電視

中圖分類號(hào)：TN94? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.011..017

數(shù)字電視目前已經(jīng)逐漸取代模擬電視成為電視技術(shù)發(fā)展的主要趨勢。其中地面數(shù)字電視是通過地面發(fā)射機(jī)對數(shù)字信號(hào)進(jìn)行傳輸，具有廣域覆蓋、傳輸資源豐富的優(yōu)勢，也是目前應(yīng)用較為廣泛的數(shù)字電視技術(shù)。地面數(shù)字電視利用數(shù)字信號(hào)可以傳輸更多的電視內(nèi)容，提高頻譜的使用效率，并且數(shù)字信號(hào)本身比傳統(tǒng)模擬信號(hào)抗干擾能力強(qiáng)，能夠提供高質(zhì)量的電視圖像，通過地面數(shù)字電視技術(shù)可以滿足新媒體日益增長的業(yè)務(wù)需求，同時(shí)，也可以提供更為優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。地面數(shù)字電視的信號(hào)傳輸以及覆蓋范圍主要依靠發(fā)射機(jī)組的配置數(shù)量實(shí)現(xiàn)覆蓋，由于發(fā)射機(jī)設(shè)置地理范圍存在差異，因此會(huì)存在信號(hào)覆蓋盲點(diǎn)，影響地面數(shù)字電視的顧客使用體驗(yàn)。因此，需要通過5G通信技術(shù)彌補(bǔ)地面數(shù)字電視覆蓋范圍的劣勢。

1. 5G通信技術(shù)特性評價(jià)

第五代移動(dòng)通信技術(shù)（5th Generation Mobile Communication Technology，5G）具有速率高、延時(shí)低以及連接范圍廣等優(yōu)勢，是現(xiàn)階段商用移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展的最高水準(zhǔn)。隨著第五代通信技術(shù)的不斷成熟，應(yīng)用范圍越來越廣，5G不僅標(biāo)志著網(wǎng)絡(luò)傳輸能力的提升，而且網(wǎng)絡(luò)服務(wù)類型更加多樣化，5G通信技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域也更廣。5G通信技術(shù)在地面數(shù)字電視中的應(yīng)用，可以有效提升數(shù)字電視信號(hào)的覆蓋效果，成為廣播電視未來發(fā)展的主要方向。下面就對5G通信技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)分析：

1.1 無線接入網(wǎng)技術(shù)

第五代通信技術(shù)的核心是無線接入網(wǎng)技術(shù)，5G通信技術(shù)通過無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)，加速了信息傳遞的便利性。從最初的1G發(fā)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(shù)可以通過Gb/s量級的數(shù)據(jù)傳輸速率，可以使用毫米波頻譜的方式實(shí)現(xiàn)，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(shù)據(jù)傳輸?shù)男省?/p>

1.2 高頻段傳輸

5G通信網(wǎng)絡(luò)可以進(jìn)行高頻段傳輸，有效緩解了低頻譜資源緊張的現(xiàn)象，通過使用豐富的高頻譜資源，可以實(shí)現(xiàn)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(shù)的不斷發(fā)展，射頻器件、系統(tǒng)設(shè)計(jì)等設(shè)備不斷完善，利用高頻傳輸可以進(jìn)一步提升5G通信的用戶體驗(yàn)。

1.3 大規(guī)模天線陣列技術(shù)

5G通信技術(shù)結(jié)合大規(guī)模天線列陣可以提升頻譜效率。傳統(tǒng)的通信設(shè)備頻譜資源利用率不高，數(shù)據(jù)傳輸效率有限對既有的無線網(wǎng)絡(luò)造成極大負(fù)擔(dān)，通過引入了大規(guī)模天線列陣技術(shù)，有效擴(kuò)充基站側(cè)可支持的協(xié)作天線。此外，傳統(tǒng)的2D天線陣列在大規(guī)模天線列陣技術(shù)的推動(dòng)下拓展為3D天線陣列，形成新穎的3D-MIMO技術(shù)，該技術(shù)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(jié)合高頻段毫米波技術(shù)，可以有效提升無線信號(hào)覆蓋效果?，F(xiàn)階段，5G通信技術(shù)正在針對大規(guī)模天線信道測量與建模、陣列設(shè)計(jì)與校準(zhǔn)、導(dǎo)頻信道、碼本及反饋機(jī)制等問題進(jìn)行研究，未來將支持更多的用戶空分多址（SDMA），顯著降低發(fā)射功率，實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能，進(jìn)一步提升覆蓋范圍。

2. 5G通信技術(shù)在地面數(shù)字電視中的應(yīng)用

地面數(shù)字電視需要結(jié)合發(fā)射機(jī)周圍的頻譜環(huán)境對射頻調(diào)制信號(hào)頻率進(jìn)行信號(hào)傳播，因此，信號(hào)覆蓋范圍會(huì)受到發(fā)射機(jī)地理位置和功能的限制。地面數(shù)字電視廣播信號(hào)覆蓋范圍在設(shè)計(jì)過程中，要求規(guī)劃的方案和原有的電視業(yè)務(wù)相兼容，一旦發(fā)生沖突，由總局統(tǒng)一進(jìn)行協(xié)調(diào)處理。根據(jù)指配數(shù)字臺(tái)站的電磁環(huán)境，模擬臺(tái)站在數(shù)字臺(tái)站的有害場景，并分析模擬臺(tái)站的業(yè)務(wù)覆蓋范圍內(nèi)的干擾情況，進(jìn)行分析采取有效的保護(hù)措施，例如干擾較小的，結(jié)合被干擾臺(tái)站的性質(zhì)，采取針對性的保護(hù)措施;干擾嚴(yán)重的，則需要進(jìn)行改頻。地面數(shù)字電視廣播頻率規(guī)劃涉及到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、配置以及頻率資源，最終目的是實(shí)現(xiàn)地面數(shù)字電視廣播的廣域覆蓋和高質(zhì)量的信息傳輸。

5G通信技術(shù)可以有效提升地面數(shù)字電視覆蓋效果，數(shù)字電視發(fā)射機(jī)負(fù)責(zé)將電視廣播信號(hào)轉(zhuǎn)換成可供傳輸?shù)臄?shù)字編碼，然后通過復(fù)用器合成單一的輸出信號(hào)。傳輸和分配系統(tǒng)接收數(shù)字電視碼流然后再將其調(diào)制成穩(wěn)定、可靠的高頻數(shù)字信號(hào)，并進(jìn)一步傳輸?shù)礁鱾€(gè)發(fā)射系統(tǒng)中。發(fā)射機(jī)接收射頻調(diào)制信號(hào)然后進(jìn)行同步調(diào)制、放大以及濾波等處理，是現(xiàn)地面發(fā)射。接收終端將對這些射頻調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)得到數(shù)字電視碼流，經(jīng)過復(fù)用、結(jié)合等處理，實(shí)現(xiàn)用戶端的數(shù)字電視播放。傳統(tǒng)模擬電視信號(hào)在傳輸和接收電視信號(hào)的過程中容易產(chǎn)生信號(hào)干擾，發(fā)射機(jī)組在使用不同頻率播放節(jié)目信號(hào)時(shí)，需要間隔一定距離，占用了大量的頻譜資源，播放的電視節(jié)目質(zhì)量也不盡如人意。地面數(shù)字廣播電視是傳統(tǒng)模擬電視技術(shù)的全面革新，數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)主要包括電視節(jié)目集成系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)傳輸系統(tǒng)以及數(shù)字信號(hào)接收系統(tǒng)，通過5G通信技術(shù)有效提升廣播電視的節(jié)目質(zhì)量和服務(wù)效率。

地面數(shù)字廣播電視是通過5G通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字廣播電視的全網(wǎng)絡(luò)覆蓋。數(shù)字電視在我國具有非常廣泛的應(yīng)用場景，用戶在使用過程中會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)信息，需要借助5G通信網(wǎng)絡(luò)解決海量數(shù)據(jù)信息的處理問題。5G通信網(wǎng)絡(luò)具有較強(qiáng)的抗干擾能力，可以實(shí)現(xiàn)了相鄰頻道內(nèi)的射頻調(diào)制信號(hào)傳輸，提高無線頻譜利用率，增加了電視節(jié)目的傳播數(shù)量。采用多點(diǎn)同步發(fā) 射的方式，可以解決數(shù)字信號(hào)的盲區(qū)覆蓋問題，可以降低數(shù)字電視信號(hào)發(fā)射成本。通過使用5G通信技術(shù)，擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積，同時(shí)可以根據(jù)實(shí)際情況增加發(fā)射站點(diǎn)，靈活調(diào)整射頻調(diào)制信號(hào)的覆蓋范圍。

地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)由一個(gè)主站和若干分站組成地面數(shù)字電視覆蓋網(wǎng)絡(luò)。主站先將數(shù)字電視節(jié)目信號(hào)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)包中，然后通過網(wǎng)絡(luò)適配器發(fā)送至分站的接收器中，按照統(tǒng)一的時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行同步適配處理，完成碼流同步。5G通信技術(shù)在地面數(shù)字電視中的應(yīng)用如圖1所示：

5G通信技術(shù)與地面數(shù)字電視的融合，需要通過移動(dòng)終端提升顧客的用戶體驗(yàn)，用戶不僅可以通過電視機(jī)觀看豐富的節(jié)目內(nèi)容，而且還可以使用移動(dòng)終端，實(shí)時(shí)觀看豐富的電視節(jié)目。打破傳統(tǒng)廣播電視技術(shù)受限于終端設(shè)備的，導(dǎo)致用戶只能通過電視節(jié)和廣播觀看和收聽節(jié)目，嚴(yán)重影響了用戶體驗(yàn)。借助5G通信技術(shù)，完全打破接收端的限制，不僅可以通過地面數(shù)字電視進(jìn)行實(shí)時(shí)播放，而且還可以通過移動(dòng)終端進(jìn)行電視節(jié)目的回放和錄播。觀看時(shí)段也可以變得更加靈活和分散，有效緩解電視節(jié)目播放的“黃金時(shí)段”產(chǎn)生的流量問題。

5G通信技術(shù)與地面數(shù)字電視的融合，可以有效拓寬數(shù)字電視的服務(wù)領(lǐng)域。在地面數(shù)字廣播電視網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中由于分站與主站的距離存在較大差異，碼流接收時(shí)間并不統(tǒng)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(lì)器對碼流進(jìn)行編碼調(diào)制的處理時(shí)延的一致性原則，需要根據(jù)其中的時(shí)標(biāo)信息對各種的碼流進(jìn)行相應(yīng)的延遲處理，然后經(jīng)過變頻后同時(shí)發(fā)射相同的信息碼流，實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步。

5G通信技術(shù)與地面數(shù)字電視的融合，包括：數(shù)字電視網(wǎng)、廣播網(wǎng)絡(luò)以及5G通信網(wǎng)的相互融合。借助5G通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)不同類型的業(yè)務(wù)交互。5G通信技術(shù)可以進(jìn)行多項(xiàng)無線業(yè)務(wù)的接入，包括支持面向移動(dòng)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(jié)目，5G通信技術(shù)可以向不同用戶發(fā)送多個(gè)節(jié)目內(nèi)容，有效緩解了點(diǎn)對點(diǎn)播放的限制。地面數(shù)字電視可以借助5G通信技術(shù)開展更深度的合作，包括屏端設(shè)備、公交移動(dòng)電視、車載終端等，幫助地面數(shù)字電視進(jìn)入智能化的時(shí)代。

3. 總結(jié)

綜上所述，隨著5G通信技術(shù)的發(fā)展，萬物互聯(lián)將逐漸成為一種現(xiàn)實(shí)。尤其是在數(shù)字電視領(lǐng)域，借助5G通信網(wǎng)絡(luò)可以有效提升數(shù)字信號(hào)的覆蓋范圍、增強(qiáng)用戶體驗(yàn)。5G通信技術(shù)具有無線接入網(wǎng)技術(shù)、高頻段傳輸、大規(guī)模天線列陣技術(shù)，可有效彌補(bǔ)地面數(shù)字電視覆蓋的短板。為地面數(shù)字電視廣域覆蓋提供有利的技術(shù)支持。尤其是現(xiàn)階段在傳統(tǒng)模擬技術(shù)向數(shù)字技術(shù)過渡階段，組網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)化升級將決定了我國數(shù)字廣播電視技術(shù)發(fā)展速度。5G通信技術(shù)憑借其高效的頻譜利用率、超強(qiáng)的抗干擾能力以及廣闊的覆蓋面積成為地面數(shù)字電視組網(wǎng)方案的首選，目前已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。

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作者簡介：李延亮，男，1984.2，山東濟(jì)南人，助理工程師，研究方向：5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用及建設(shè)、數(shù)字電視組網(wǎng)及建設(shè)、寬帶網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃運(yùn)營及組網(wǎng)。