DTMB与5G NR兼容性研究

赵光辉，陈颖，阳辉，潘长勇，佟璐

（1.清华大学，北京 100084；2.国家广播电视总局广播电视科学院，北京 100886；3.北京数字电视国家工程实验室有限公司，北京 100191）

1 引言

随着广播电视业务的不断发展，地面电视的频谱资源日益紧张。与此同时，其他无线电业务也在争取更多的无线电频谱资源来确保其业务应用和发展。尤其是近些年来，宽带无线移动通信技术的迅猛发展，对频率资源提出了更多的需要[1]。在国内，随着5G 网络的快速发展，中国广电拟在700M 频段，建立5G NR(New Radio)广播网，同样面临着频段交叠的问题。

进入20 世纪90 年代以来，国际上陆续出现了包括美国ATSC、欧洲DVB-T、日本ISDB-T 三个国际数字电视地面传输标准。我国地面数字电视传输标准（DTMB）于2006 年8 月颁布，成为我国数字电视地面传输唯一强制性标准。2011年12月7日，国际电联第六研究组正式通过对1306 和1368 号建议书的修订，补充了中华入民共和国开发的DTMB系统[2]。DTMB标准正式成为了国际标准。

为了推动5G 网络的快速发展，工信部发布了《关于调整700MHz 频段频率使用规划的通知》，调整700MHz 频段的使用规划，明确将原来用于广播电视业务的频谱重新规划用于移动通信系统。工信部暂时没有明确为中国广电指派5G 频率资源，但中国广电已完成频率申请工作，原则上在700M频段和4.9G 频段将各获得一定频率资源以开展5G业务[3]。因此，在700M 频段，中国广电具备了建立5G 广播网的必要条件，结合广播大塔高功率(HTHP)和5G 小塔低功率(LTLP) 的5G 广播网，其具备传统地面数字广播覆盖范围广、低成本和移动5G 网络双向通信、密集覆盖的优势，但当广播大塔和5G 小塔同时在同一频率或相邻频率发射无线信号时，发射信号之间必然存在相互干扰的问题。因此，为了保障广播电视业务的顺利开展，有必要对DTMB 和5G NR 进行兼容性测试研究。

2 测试平台

测试仪器：本测试系统使用R&S SFU BROADCAST TEST SYSTEM 设备发送DTMB 射频信号；使用R&S SMW200A VECTOR SIGNAL GENERATOR设备发送5G NR 信号；使用Agilent E4401B 测量信号频谱。

终端接收设备：终端设备使用的是DTMB/DTMB-A 接收机，能够接收DTMB 和DTMB-A 信号。接收机前端调谐器芯片使用的是芯科公司（Silicon Labs）的si2151,解调芯片使用的是中天联科公司的AVL833C。

测量频率：输入到接收机的欲收DTMB信号中心频率是754MHz，带宽为8MHz；输入到接收机的非欲收5G NR 信号的频谱带宽为20-40MHz，当它的频谱能够完全覆盖DTMB信号频谱时，其干扰作用与同频干扰相近，为了研究DTMB信号位于5G NR信号频谱的不同位置时，5G NR 信号干扰作用的差异，选择几个特定的频率，选择的依据是以754MHz 为基点，以8MHz 为间隔选取频点，要保证5G NR 信号的频谱能够完全覆盖DTMB 信号的频谱。当5G NR 信号的带宽为40MHz 时，同频干扰信号的频点为738MHz、746MHz、754MHz、762MHz 和770MHz；当5G NR 信号带宽为30MHz 时，同频干扰信号的频点为746MHz、754MHz 和762MHz；当5GNR 信号的带宽为20MHz 时，同频干扰信号的频点为754MHz。表1为非欲收5G NR信号中心频率列表。

表1 非欲收5G NR信号中心频率

射频保护率：保证正常接收条件下，欲收信号和非欲收信号的最小功率比值，通常在接收端测量，以分贝(dB)表示[4]。

接收机正常接收信号判定标准：欲收地面数字电视信号在接收机功率为-60dBm时，在1分钟内接收到图像未有肉眼可识别的损伤，即认定为正常接收信号。

欲收DTMB有用信号工作模式见表2。

表2 欲收DTMB信号工作模式

非欲收5G NR信号技术参数见表3。

表3 非欲收5G NR信号技术参数

3 测试方法

搭建实验室测试平台，开展地面数字电视信号受5G NR 信号同频/邻频的干扰测试。DTMB 信号受5G NR信号干扰测试框图如图1所示。实验室测试平台实物如图2所示。

图1 数字电视信号受5G NR信号干扰测试框图

图2 实验室测试平台实物

DTMB 信号发生器发送欲收地面数字电视射频信号至合路器；5G NR 信号发生器发送非欲收5G NR射频信号至可调衰减器，可调衰减器输出衰减后的非欲收信号至合路器；合路器混合欲收信号和非欲收信号至接收机；接收机接收数字电视信号经过解调、解码后将图像输出到电视屏幕上显示；频谱分析仪用来测量输入到接收机的信号频谱。

DTMB信号受5G NR同频干扰测试方法：

（1）首先，根据ITU建议书上有用数字电视信号的所有保护比值在-60dBm的接收机输入功率下进行测量[5]的要求，关闭干扰信号发生器设备，调整DTMB信号发生器设备功率输出，直到频谱分析仪测量输入到接收机的信号功率为-60dBm。然后，设置DTMB信号发生器的工作模式，其工作模式如表2所示，设置DTMB信号的频率为754MHz。

（2）打开5G NR信号发生器，设置5G NR信号技术参数，其参数如表3所示；设置同频干扰频率，其频率值如表1所示；不断调整5G NR信号发生器的输出功率，直到接收机处于正常接收信号和非正常接收的临界点。

（3）关闭DTMB信号发生器，使用频率分析仪测量5G NR干扰信号（全部带宽）输入到接收机的功率（I1）和5G NR干扰信号（DTMB有效带宽内）输入到接收机的功率（I2)。已知，DTMB信号输入到接收机的功率（C）为-60dbm。使用C/I1和C/I2分别计算出DTMB信号受5G NR干扰信号（全部带宽）的同频保护率和DTMB信号受5G NR干扰信号（DTMB 有效带宽内）的同频保护率。

地面数字电视信号受5G NR邻频干扰测试方法与同频干扰测试的方法类似，只需要将5G NR信号发生器的输出频率，设置成邻频干扰频率，其频率值如表1所示，因为文章篇幅限制的原因，这里就不再详细介绍了。

4 测试结果和分析

DTMB受5G NR信号干扰的同频干扰保护率测试结果，如表4、表5和表6所示。

表4 DTMB信号受非欲收5G NR信号(带宽40MHz)干扰的同频保护率

表6 DTMB信号受非欲收5G NR信号(带宽20MHz)干扰的同频保护率

DTMB受5G NR信号干扰的邻频干扰保护率测试结果，如表7所示。

作为参考，DTMB信号受DTMB信号干扰的同频保护率和上、下邻频保护率如表8所示。

表5：DTMB信号受非欲收5G NR信号(带宽30MHz)干扰的同频保护率

从测试结果不难看出：DTMB信号在同种模式下，不同带宽的5G NR信号在DTMB有效带宽内对DTMB信号的同频干扰保护率基本相同，对比相同模式下DTMB信号受DTMB信号同频干扰的保护率，其数值基本相同。由此可初步得出结论：DTMB系统在相同工作模式下，不同带宽的5G NR信号在DTMB 有效带宽内对DTMB系统造成的同频干扰伤害基本相同，要衡量5G NR信号对DTMB信号的干扰，只需要测试与DTMB信号相同频率和相同带宽内的5G NR信号功率即可，带外的信号起到的干扰作用可忽略不计。

DTMB信号在同种模式下，DTMB信号对来自上邻频的5G NR信号干扰保护率与下邻频干扰保护率基本一致，对比相同模式下DTMB信号受DTMB信号邻频干扰的保护率，上邻频保护率基本相同，下邻频保护率相差约6dB，说明当干扰信号处于下邻频时，5G NR信号干扰DTMB信号的保护率比DTMB信号干扰DTMB信号的保护率改善了6dB，可以容忍比DTMB干扰信号更大功率的5G NR干扰信号。

由于篇幅所限，本文只提供了有限的5G NR 信号对DTMB信号干扰时保护率的测试结果，在实际的测试中，测试了5G NR信号在不同信道调制模式、不同带宽、不同子载波带宽对DTMB信号在七种常用模式下干扰时的保护率，测试实验结果也于本文列出测试结果基本一致。

表7 DTMB信号受5G NR信号（带宽40MHz）干扰的邻频保护率

表8 DTMB信号受DTMB信号干扰的同频和邻频保护率

5 结束语

在实验室环境下，搭建DTMB系统与5G NR系统兼容性测试平台，提出DTMB系统与5G NR系统兼容性测试方法，并开展DTMB系统与5G NR系统在同频及邻频的兼容性测试。DTMB 系统与5G NR 系统的兼容性研究，为今后DTMB 业务在5G 广播网的顺利开展起到至关重要的作用。由于5G NR 测试设备不够完善，目前仅进行5G NR系统对DTMB系统的干扰测试实验。 待5G NR 测试设备完善后，将进一步开展DTMB系统对5G NR系统的干扰测试，从而开展对DTMB系统与5G系统更深入的兼容性测试和研究。