孟德香，徐曉燕

（中國移動通信集團設計院有限公司, 北京 100080）

“數(shù)字紅利”特指模擬電視占用的無線電頻率在經歷數(shù)字轉換后所釋放的頻率空間。UHF頻段原是廣播電視頻段的一部分，隨著科學技術的發(fā)展，廣播電視的模數(shù)轉化大大提高了承載效率，成為業(yè)務發(fā)展的必然趨勢，由此而來的空余頻率成為可供重新分配使用的寶貴資源。WRC07決議確定“數(shù)字紅利”釋放的部分UHF頻段用于發(fā)展IMT業(yè)務，ITU-R M.1036[1]已經確立了UHF頻段的國際統(tǒng)一規(guī)劃方案。

隨著數(shù)據(jù)流量的爆炸式增長，移動通信對頻譜的需求大幅增加，擁有良好傳播特性的UHF頻段成為全球運營商爭奪的焦點，UHF頻段的再分配以及LTE網絡建設正在以美歐為首的世界范圍內開展。從目前的發(fā)展趨勢來看，移動運營商傾向于在UHF頻段進行LTE網絡建設。本文從廣電規(guī)劃現(xiàn)狀、廣播電視數(shù)字化進程及移動通信規(guī)劃和再分配進展等方面梳理數(shù)字紅利頻段現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢。

1 廣播電視頻道規(guī)劃現(xiàn)狀

在世界范圍內，UHF頻段原本主要規(guī)劃給廣播電視使用。我國在470～798 MHz頻段共規(guī)劃了36個8 MHz帶寬電視頻道[2]，由廣電部門管理使用。我國廣播電視信道每個頻道帶寬為8 MHz，具體頻道規(guī)劃如圖1所示：標準電視頻道編號為“DS”，是分配給電視專用的頻道，允許開路電視（和有線電視）使用，記有DS-1～DS-68個頻道，劃分為I、III、IV和V幾個波段。有線電視增補頻道編號為“Z”，是原本分配給其他業(yè)務的無線電頻段，但由于有線電視在電纜中傳輸不會干擾空中信號，因此也可以設置有線電視頻道，記有Z1～Z7個頻道。其中DS49(798～806 MHz)雖規(guī)劃了頻道號，但作為國家備份頻率沒有使用。

圖1 中國廣播電視信道規(guī)劃情況[2]

2 數(shù)字化是廣播電視的發(fā)展趨勢

與模擬廣播電視相比，數(shù)字電視清晰度高、音頻效果好、抗干擾能力強，并且頻譜承載能力將成倍增加。在全球范圍內，廣播電視數(shù)字化成為必然的發(fā)展趨勢。2007年，廣播電視數(shù)字化在全球范圍內得到認可，并形成由規(guī)劃到政策和標準制定，直至政府全力推動，各個環(huán)節(jié)連鎖推進的局面。廣播電視實現(xiàn)數(shù)字化后，能夠實現(xiàn)許多在模擬制式下無法達到的數(shù)字信號處理過程，令電視信號的傳輸更加有效率。廣播電視數(shù)字化的主要作用包括：

（1）對于政府和行業(yè)而言，數(shù)字電視的出現(xiàn)將引發(fā)無線電頻譜的重新分配，進一步由政府組織對這一頻段的牌照進行拍賣。與UHF頻段頻譜再分配相伴而生的利益，被稱為“數(shù)字紅利”或稱“頻譜紅利”。重新被釋放的頻譜將擁有廣闊的應用空間，包括額外的陸地廣播服務、移動通信、移動多媒體應用及無線寬帶接入等。當然，只有當廣播電視完成模數(shù)轉換后，現(xiàn)有的頻率空間才能真正產生出紅利。

（2）對于終端用戶而言，數(shù)字電視在分辨率和聲音保真度上的潛在能力可與藍光家庭視頻相比，它可以讓用戶從同一廣播電臺收到不同的子信道，從而實現(xiàn)用戶獲取特定的廣播節(jié)目內容。

2.1 中國廣播電視數(shù)字化計劃與進展

根據(jù)統(tǒng)計資料顯示[6]，截止到2010年底，我國數(shù)字電視用戶已經達到2億多戶，其中有線數(shù)字電視用戶達到8 798萬戶，衛(wèi)星數(shù)字電視用戶（合法+非法）達到9 795萬戶，IPTV用戶達到770萬戶，CMMB用戶達到857萬戶，地面國標DTMB用戶達到96萬戶。我國數(shù)字電視用戶2006～2010年間的年均復合增長率達到了42%，目前正處于高速增長階段。

按照國家廣電總局部署[7]，全國地面數(shù)字電視系統(tǒng)建設與覆蓋工作分兩個階段進行：第一階段到2010年底全國所有地市以上城市地面數(shù)字電視全部開通；第二階段為在333個地級市和2861個縣播出標清節(jié)目，預計2018年到2020年基本停止播出模擬信號電視節(jié)目[8]。CMMB的發(fā)展思路為[9]：在未來5年內，中國內地全部地級市以上的城市將達到CMMB深度覆蓋的目標，同時覆蓋393個縣級市、1 000個以上的縣以及主要的高速公路；建立覆蓋全國的服務體系；發(fā)展1億視頻用戶，4 000萬增值（數(shù)字）業(yè)務用戶。

2.2 全球廣播電視數(shù)字化進程[10]

根據(jù)日內瓦2006(GE-06)協(xié)議，2015年6月17日以后，GE06各國可以在原有的模擬電視傳播頻段使用新的數(shù)字服務，并且不需要考慮鄰國的模擬制式服務受到干擾的問題。2015年6月17日被廣泛認可為國際上確立的模擬服務退出的日子，至少在與鄰國接壤的邊境線上應當執(zhí)行。歐盟建議在2012年1月1日前完成數(shù)字轉換。截至2012年11月，西歐大部分國家以及亞洲的日本、臺灣地區(qū)等已完成了模擬電視數(shù)字化的轉化，美國已完成了全功率模數(shù)轉化，正在進行低功率信號模數(shù)轉化。預計于2013年完成模數(shù)轉化的國家包括澳大利亞、新西蘭、南非、波蘭、保加利亞等。

3 廣播電視數(shù)字化后帶來的“數(shù)字紅利”

“數(shù)字紅利”特指模擬電視時代占用的無線電頻率在經歷數(shù)字轉換后所釋放的頻率空間。事實上頻率總量沒有改變，只是因為壓縮及信號格式不同，得以讓原本被占用的頻率重新回收使用，并規(guī)劃不同的應用類別。2007年世界無線電大會(WRC07)的決議確認UHF頻段“數(shù)字紅利”將主要用以發(fā)展新的電信業(yè)務，原則上將由各個國家根據(jù)本國移動通信的需求以及廣電數(shù)字化進程來決定推進速度。

3.1 WRC07新增移動通信頻段

2007年舉行的世界無線電大會(WRC07)正式確定廣播電視數(shù)字化后空閑的數(shù)字紅利頻段用于移動通信系統(tǒng)。UHF數(shù)字紅利頻段在全球3個區(qū)域進行了不同的劃分。在1區(qū)（歐洲、非洲）國家中，將790～862 MHz規(guī)劃為移動業(yè)務使用，并分配給包括IMT-2000在內的IMT系統(tǒng)使用。2區(qū)（美洲）將698～806 MHz、3區(qū)（亞太）將790～862 MHz頻段也分配給IMT系統(tǒng)使用，其中中國、日本、韓國、新西蘭、新加坡、孟加拉國等9國IMT系統(tǒng)頻段擴展到698 MHz。圖2給出了不同區(qū)域UHF頻段的業(yè)務劃分情況。

圖2 ITU各區(qū)域UHF頻段IMT業(yè)務劃分情況

3.2 UHF數(shù)字紅利頻段全球規(guī)劃情況

根據(jù)WRC-07的業(yè)務劃分，ITU-R WP5D負責制定UHF頻段的頻率規(guī)劃，在2011年10月第12次5D會議上已經形成M.1036[1]的穩(wěn)定版本。在M.1036中，包含了4個UHF頻段規(guī)劃方案，分別為：美國提交規(guī)劃方案、歐洲（以ECC為代表進行研究，其中法國、德國、瑞典等國家比較積極）的規(guī)劃方案、亞太(APT)提交的全FDD和全TDD兩項規(guī)劃方案。我國推動數(shù)字紅利頻段的全TDD規(guī)劃方案，受到亞太地區(qū)國家的支持并成為國際統(tǒng)一規(guī)劃方案之一。下面具體介紹一下各區(qū)域組織及重要國家目前的規(guī)劃情況。

3.2.1 美國規(guī)劃

美國向ITU提交的方案為一套FDD/TDD的混合規(guī)劃方案，最終形成了ITU-R M.1036中的A3方案。由于高端公共安全應用的原因，美國國內的IMT頻段只規(guī)劃到793 MHz。

美國方案將698～806 MHz頻段劃分為兩部分：698～746 MHz、746～793 MHz，規(guī)劃為兩對Paired方式（698～716/728～746 MHz、776～793/746～763 MHz），716～728 MHz規(guī)劃為Unpaired方式。

美國在該頻段上已率先完成了拍賣，并已開始運營LTE-FDD商用網絡。但美國規(guī)劃方案似乎并未獲得美洲大多數(shù)國家的采納，目前美洲區(qū)域內僅加拿大采取了與美國同樣的規(guī)劃方案。

3.2.2 歐洲規(guī)劃情況

歐洲目前規(guī)劃給IMT系統(tǒng)使用的頻段為790～862 MHz。歐洲的700 MHz頻段目前仍由廣播使用，計劃未來用于移動通信，規(guī)劃方案仍在研究中。歐洲郵政和電信會議CEPT經過討論后曾經形成兩種劃分方式：全FDD和全TDD方式，如圖3所示。

圖3 歐洲CEPT規(guī)劃方案

雖然在CEPT中形成了兩種規(guī)劃方案，但最終僅反雙工FDD規(guī)劃方案被歐洲作為該頻段的統(tǒng)一規(guī)劃方案提交到ITU，即ITU-R M.1036中的A3方案。目前，德國、瑞典、丹麥、挪威和波蘭等歐洲國家已按此方案完成了規(guī)劃。

3.2.3 亞太地區(qū)規(guī)劃情況

2010年9月召開的AWF會議完成了UHF頻段研究報告，APT全FDD和全TDD頻率安排成為亞太地區(qū)的兩種主要規(guī)劃方案，具體情況如下：

（1）FDD方案。全FDD方案由韓國推動，考慮到698～806 MHz頻段下端與廣播系統(tǒng)、上端與PPDR系統(tǒng)的共存研究結果以及不同雙工方式對RNSS二次諧波的干擾情況，最終提議采用正雙工FDD方式。該方案下端與廣播預留5 MHz保護帶，上端與PPDR預留3 MHz保護帶，采用2×45 MHz成對頻譜安排方式，F(xiàn)DD雙工間隔為10 MHz。在該頻段下端與廣播電視業(yè)務的保護頻率需求上，亞太區(qū)的兩種規(guī)劃方案都考慮了由于電視信道安排所能提供的額外4 MHz保護帶寬。APT FDD方案成為ITU-R M.1036中的A5方案。亞太地區(qū)FDD正向雙工方案如圖4所示。

圖4 亞太地區(qū)FDD正向雙工方案

亞太地區(qū)日本、臺灣、澳大利亞、新西蘭已確定采用APT FDD規(guī)劃方案。此外，APT FDD的規(guī)劃方案也受到亞太以外若干美洲國家的關注，智利、烏拉圭、哥倫比亞、墨西哥、厄瓜多爾已確定采用此規(guī)劃方案，哥斯達黎加、巴西也極有可能采用此方案。美洲國家采用APT FDD規(guī)劃方案而非美國混合方案的主要原因在于亞太FDD方案2×45 MHz的高帶寬將更適合于未來移動寬帶業(yè)務需求，并在頻譜使用方面更加靈活；此外與移動用戶密集的亞太地區(qū)方案保持一致，將有利于形成全球規(guī)模效應，降低成本。

（2）TDD方案。全TDD規(guī)劃方案由我國推動，規(guī)劃方案如圖5所示。本方案兩端保護帶的選擇與FDD方案基本一致，即最小預留5 MHz與廣播的保護帶以及3 MHz與PPDR的保護帶，但由于TDD方案的部署靈活性，可根據(jù)廣播實際信道復用情況決定頻段起點，因此在規(guī)劃圖中沒有標明保護帶大小。APT TDD方案最終成為ITU。

圖5 亞太地區(qū)全TDD方案

3.3 “數(shù)字紅利”的再分配與LTE建網使用已在全球蓬勃開展

隨著移動互聯(lián)網的快速發(fā)展，移動數(shù)據(jù)流量呈現(xiàn)爆炸式的增長，移動通信對于頻譜的需求大幅上升。與2 GHz以上頻段的頻譜相比，UHF頻段可實現(xiàn)更大范圍的覆蓋并具有穿透性，覆蓋同樣范圍所需站點少。規(guī)劃仿真研究表明，在城市地區(qū)建網2 GHz頻段布網所需站點約是700 MHz的3.7倍，2.6 GHz頻段所需站點約是700 MHz的4.9倍；在農村地區(qū)建網2 GHz頻段布網所需站點為700 MHz的1.9倍，2.6 GHz頻段所需站點約是700 MHz的2.5倍。由此可見，采用700 MHz的建網成本相較于2 GHz以上頻段將大幅降低，因此UHF頻段被全球移動運營商視為寶貴的頻譜資源。

3.3.1 UHF頻段的再分配情況

數(shù)字紅利再分配的實際進程由各個國家根據(jù)廣電數(shù)字化進程并依照本國國情自行推進。截止到2012年11月，歐洲已有德國、瑞典、意大利、西班牙、法國、瑞士、丹麥等多個國家完成UHF頻段的再分配，奧地利、英國、愛爾蘭、荷蘭、芬蘭等國計劃于2013年進行拍賣；美洲區(qū)美國、烏拉圭、墨西哥已完成UHF頻段的分配，加拿大和巴西計劃將于2013年進行拍賣；亞太區(qū)只有日本已完成分配，澳大利亞和新西蘭計劃2013年進行拍賣。

3.3.2 UHF頻段的使用進展情況

從目前的全球發(fā)展趨勢來看，移動運營商傾向于在UHF頻段進行LTE網絡建設。目前已投入商用的LTE網絡均為LTE FDD網絡。截止到2012年10月，美國已有Verizon, AT&T等6家運營商開啟了LTE FDD商用網絡；多家運營商也已在歐洲8個國家開啟了商用網絡；此外美洲區(qū)國家波多黎各、烏拉圭、墨西哥也已存在UHF頻段的LTE商用網絡[11]。除了已經正式投入商用的國家，英國、巴西、日本等國也有UHF頻段商用網絡的運營計劃，詳見表1。

表1 截至2012年10月已在UHF頻段部署LTE商用網絡的運營商

4 小結

近年來，數(shù)字紅利已成為廣播電視行業(yè)、電信運營商及其他業(yè)務運營商們廣泛討論的熱點問題。廣播電視的數(shù)字化浪潮正在全球范圍內開展。隨著這一進程的不斷深入，由此帶來的空余頻譜便是電視數(shù)字化后帶來的回饋。同時，隨著數(shù)據(jù)流量的爆炸式增長，移動通信對頻譜的需求大幅增加，擁有良好傳播特性的UHF頻段成為全球運營商關注的焦點，也必將在近年內成為LTE網絡建設的主力頻段。

[1] Recommendation ITU-R M.1036 Frequency Arrangements for Implementation of the Terrestrial Component of International Mobile Telecommunications (IMT) in the Bands Identified for IMT in the Radio Regulations (RR)[S].

[2] 中國廣播電視頻道規(guī)劃情況http://wenku.baidu.com/view/aea28320482fb4daa58d4bfe.html.

[3] 中國普天信息產業(yè)股份有限公司，清華大學，北京海爾集成電路設計有限公司，北京北廣科技股份有限公司. 全球數(shù)字電視應用狀況及發(fā)展趨勢研究[OL/EB]. http://wenku.baidu.com/view/32e4902ced630b1c59eeb514.html.

[4] 中華人民共和國國家標準GB20600-2006, 數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)幀結構、信道編碼和調制[S]. 2006年08月18日.

[5] 楊慶華. 中國移動多媒體廣播標準體系介紹[J]. 現(xiàn)代電視技術, 2008(2).

[6] 熊飛，林起勁. 廣電發(fā)展現(xiàn)狀與預測[OL/EB]. 2011年12月6日；http://www.c114.net/swrh/1989/a658656.html.

[7] 國家廣電總局副局長張海濤講話[Z]. 2010年3月；http://info.homea.hc360.com/2010/03/221638492825.shtml.

[8] 新聞：國內模擬電視停播估計將推至2018年[Z]. http://labs.chinamobile.com/mblog/59354_14944.

[9] 新聞：CMMB網絡明年迎來集中建設期[Z]. http://www.c114.net/news/44/a656428.html.

[10] 維基百科http://en.wikipedia.org/wiki/Digital_television_transition.

[11] GSA Evolution to LTE Report, 2012年11月2日.