趙光輝，陳穎，陽輝，潘長勇，佟璐

（1.清華大學，北京 100084；2.國家廣播電視總局廣播電視科學院，北京 100886；3.北京數(shù)字電視國家工程實驗室有限公司，北京 100191）

1 引言

隨著廣播電視業(yè)務的不斷發(fā)展，地面電視的頻譜資源日益緊張。與此同時，其他無線電業(yè)務也在爭取更多的無線電頻譜資源來確保其業(yè)務應用和發(fā)展。尤其是近些年來，寬帶無線移動通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，對頻率資源提出了更多的需要[1]。在國內(nèi)，隨著5G 網(wǎng)絡的快速發(fā)展，中國廣電擬在700M 頻段，建立5G NR(New Radio)廣播網(wǎng)，同樣面臨著頻段交疊的問題。

進入20 世紀90 年代以來，國際上陸續(xù)出現(xiàn)了包括美國ATSC、歐洲D(zhuǎn)VB-T、日本ISDB-T 三個國際數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇藴?。我國地面?shù)字電視傳輸標準（DTMB）于2006 年8 月頒布，成為我國數(shù)字電視地面?zhèn)鬏斘ㄒ粡娭菩詷藴省?011年12月7日，國際電聯(lián)第六研究組正式通過對1306 和1368 號建議書的修訂，補充了中華入民共和國開發(fā)的DTMB系統(tǒng)[2]。DTMB標準正式成為了國際標準。

為了推動5G 網(wǎng)絡的快速發(fā)展，工信部發(fā)布了《關(guān)于調(diào)整700MHz 頻段頻率使用規(guī)劃的通知》，調(diào)整700MHz 頻段的使用規(guī)劃，明確將原來用于廣播電視業(yè)務的頻譜重新規(guī)劃用于移動通信系統(tǒng)。工信部暫時沒有明確為中國廣電指派5G 頻率資源，但中國廣電已完成頻率申請工作，原則上在700M頻段和4.9G 頻段將各獲得一定頻率資源以開展5G業(yè)務[3]。因此，在700M 頻段，中國廣電具備了建立5G 廣播網(wǎng)的必要條件，結(jié)合廣播大塔高功率(HTHP)和5G 小塔低功率(LTLP) 的5G 廣播網(wǎng)，其具備傳統(tǒng)地面數(shù)字廣播覆蓋范圍廣、低成本和移動5G 網(wǎng)絡雙向通信、密集覆蓋的優(yōu)勢，但當廣播大塔和5G 小塔同時在同一頻率或相鄰頻率發(fā)射無線信號時，發(fā)射信號之間必然存在相互干擾的問題。因此，為了保障廣播電視業(yè)務的順利開展，有必要對DTMB 和5G NR 進行兼容性測試研究。

2 測試平臺

測試儀器：本測試系統(tǒng)使用R&S SFU BROADCAST TEST SYSTEM 設備發(fā)送DTMB 射頻信號；使用R&S SMW200A VECTOR SIGNAL GENERATOR設備發(fā)送5G NR 信號；使用Agilent E4401B 測量信號頻譜。

終端接收設備：終端設備使用的是DTMB/DTMB-A 接收機，能夠接收DTMB 和DTMB-A 信號。接收機前端調(diào)諧器芯片使用的是芯科公司（Silicon Labs）的si2151,解調(diào)芯片使用的是中天聯(lián)科公司的AVL833C。

測量頻率：輸入到接收機的欲收DTMB信號中心頻率是754MHz，帶寬為8MHz；輸入到接收機的非欲收5G NR 信號的頻譜帶寬為20-40MHz，當它的頻譜能夠完全覆蓋DTMB信號頻譜時，其干擾作用與同頻干擾相近，為了研究DTMB信號位于5G NR信號頻譜的不同位置時，5G NR 信號干擾作用的差異，選擇幾個特定的頻率，選擇的依據(jù)是以754MHz 為基點，以8MHz 為間隔選取頻點，要保證5G NR 信號的頻譜能夠完全覆蓋DTMB 信號的頻譜。當5G NR 信號的帶寬為40MHz 時，同頻干擾信號的頻點為738MHz、746MHz、754MHz、762MHz 和770MHz；當5G NR 信號帶寬為30MHz 時，同頻干擾信號的頻點為746MHz、754MHz 和762MHz；當5GNR 信號的帶寬為20MHz 時，同頻干擾信號的頻點為754MHz。表1為非欲收5G NR信號中心頻率列表。

表1 非欲收5G NR信號中心頻率

射頻保護率：保證正常接收條件下，欲收信號和非欲收信號的最小功率比值，通常在接收端測量，以分貝(dB)表示[4]。

接收機正常接收信號判定標準：欲收地面數(shù)字電視信號在接收機功率為-60dBm時，在1分鐘內(nèi)接收到圖像未有肉眼可識別的損傷，即認定為正常接收信號。

欲收DTMB有用信號工作模式見表2。

表2 欲收DTMB信號工作模式

非欲收5G NR信號技術(shù)參數(shù)見表3。

表3 非欲收5G NR信號技術(shù)參數(shù)

3 測試方法

搭建實驗室測試平臺，開展地面數(shù)字電視信號受5G NR 信號同頻/鄰頻的干擾測試。DTMB 信號受5G NR信號干擾測試框圖如圖1所示。實驗室測試平臺實物如圖2所示。

圖1 數(shù)字電視信號受5G NR信號干擾測試框圖

圖2 實驗室測試平臺實物

DTMB 信號發(fā)生器發(fā)送欲收地面數(shù)字電視射頻信號至合路器；5G NR 信號發(fā)生器發(fā)送非欲收5G NR射頻信號至可調(diào)衰減器，可調(diào)衰減器輸出衰減后的非欲收信號至合路器；合路器混合欲收信號和非欲收信號至接收機；接收機接收數(shù)字電視信號經(jīng)過解調(diào)、解碼后將圖像輸出到電視屏幕上顯示；頻譜分析儀用來測量輸入到接收機的信號頻譜。

DTMB信號受5G NR同頻干擾測試方法：

（1）首先，根據(jù)ITU建議書上有用數(shù)字電視信號的所有保護比值在-60dBm的接收機輸入功率下進行測量[5]的要求，關(guān)閉干擾信號發(fā)生器設備，調(diào)整DTMB信號發(fā)生器設備功率輸出，直到頻譜分析儀測量輸入到接收機的信號功率為-60dBm。然后，設置DTMB信號發(fā)生器的工作模式，其工作模式如表2所示，設置DTMB信號的頻率為754MHz。

（2）打開5G NR信號發(fā)生器，設置5G NR信號技術(shù)參數(shù)，其參數(shù)如表3所示；設置同頻干擾頻率，其頻率值如表1所示；不斷調(diào)整5G NR信號發(fā)生器的輸出功率，直到接收機處于正常接收信號和非正常接收的臨界點。

（3）關(guān)閉DTMB信號發(fā)生器，使用頻率分析儀測量5G NR干擾信號（全部帶寬）輸入到接收機的功率（I1）和5G NR干擾信號（DTMB有效帶寬內(nèi)）輸入到接收機的功率（I2)。已知，DTMB信號輸入到接收機的功率（C）為-60dbm。使用C/I1和C/I2分別計算出DTMB信號受5G NR干擾信號（全部帶寬）的同頻保護率和DTMB信號受5G NR干擾信號（DTMB 有效帶寬內(nèi)）的同頻保護率。

地面數(shù)字電視信號受5G NR鄰頻干擾測試方法與同頻干擾測試的方法類似，只需要將5G NR信號發(fā)生器的輸出頻率，設置成鄰頻干擾頻率，其頻率值如表1所示，因為文章篇幅限制的原因，這里就不再詳細介紹了。

4 測試結(jié)果和分析

DTMB受5G NR信號干擾的同頻干擾保護率測試結(jié)果，如表4、表5和表6所示。

表4 DTMB信號受非欲收5G NR信號(帶寬40MHz)干擾的同頻保護率

表6 DTMB信號受非欲收5G NR信號(帶寬20MHz)干擾的同頻保護率

DTMB受5G NR信號干擾的鄰頻干擾保護率測試結(jié)果，如表7所示。

作為參考，DTMB信號受DTMB信號干擾的同頻保護率和上、下鄰頻保護率如表8所示。

表5：DTMB信號受非欲收5G NR信號(帶寬30MHz)干擾的同頻保護率

從測試結(jié)果不難看出：DTMB信號在同種模式下，不同帶寬的5G NR信號在DTMB有效帶寬內(nèi)對DTMB信號的同頻干擾保護率基本相同，對比相同模式下DTMB信號受DTMB信號同頻干擾的保護率，其數(shù)值基本相同。由此可初步得出結(jié)論：DTMB系統(tǒng)在相同工作模式下，不同帶寬的5G NR信號在DTMB 有效帶寬內(nèi)對DTMB系統(tǒng)造成的同頻干擾傷害基本相同，要衡量5G NR信號對DTMB信號的干擾，只需要測試與DTMB信號相同頻率和相同帶寬內(nèi)的5G NR信號功率即可，帶外的信號起到的干擾作用可忽略不計。

DTMB信號在同種模式下，DTMB信號對來自上鄰頻的5G NR信號干擾保護率與下鄰頻干擾保護率基本一致，對比相同模式下DTMB信號受DTMB信號鄰頻干擾的保護率，上鄰頻保護率基本相同，下鄰頻保護率相差約6dB，說明當干擾信號處于下鄰頻時，5G NR信號干擾DTMB信號的保護率比DTMB信號干擾DTMB信號的保護率改善了6dB，可以容忍比DTMB干擾信號更大功率的5G NR干擾信號。

由于篇幅所限，本文只提供了有限的5G NR 信號對DTMB信號干擾時保護率的測試結(jié)果，在實際的測試中，測試了5G NR信號在不同信道調(diào)制模式、不同帶寬、不同子載波帶寬對DTMB信號在七種常用模式下干擾時的保護率，測試實驗結(jié)果也于本文列出測試結(jié)果基本一致。

表7 DTMB信號受5G NR信號（帶寬40MHz）干擾的鄰頻保護率

表8 DTMB信號受DTMB信號干擾的同頻和鄰頻保護率

5 結(jié)束語

在實驗室環(huán)境下，搭建DTMB系統(tǒng)與5G NR系統(tǒng)兼容性測試平臺，提出DTMB系統(tǒng)與5G NR系統(tǒng)兼容性測試方法，并開展DTMB系統(tǒng)與5G NR系統(tǒng)在同頻及鄰頻的兼容性測試。DTMB 系統(tǒng)與5G NR 系統(tǒng)的兼容性研究，為今后DTMB 業(yè)務在5G 廣播網(wǎng)的順利開展起到至關(guān)重要的作用。由于5G NR 測試設備不夠完善，目前僅進行5G NR系統(tǒng)對DTMB系統(tǒng)的干擾測試實驗。 待5G NR 測試設備完善后，將進一步開展DTMB系統(tǒng)對5G NR系統(tǒng)的干擾測試，從而開展對DTMB系統(tǒng)與5G系統(tǒng)更深入的兼容性測試和研究。