5G NR 广播技术及应用

张 齐

（内蒙古自治区广播电视传输发射中心宁城725 台，内蒙古 赤峰 024200）

0 引言

在当今数字化时代，通信技术的飞速发展正引领全球社会向着互联和智能的未来迈进。其中，第五代移动通信技术（5G）作为一项革命性的技术创新，正在以其强大的潜能改变着人们的日常生活和商业模式。在5G 的众多关键技术中，5G 新无线（New Radio，NR）广播技术更是备受瞩目，因其在传播效率、速度和连接性方面的显著优势而备受期待[1]。因此，本文探讨了5G NR 广播技术及应用。

1 5G NR 广播技术概述

1.1 5G NR 广播技术概念

5G NR 广播技术是一种基于5G 移动通信网络的全新广播组播技术，利用5G 网络的高速率、低时延、大连接等优势，为各种5G 通用终端（如手机、平板电脑、电视、穿戴设备及汽车中控台等）提供了先进的交互式视频广播服务和融合信息服务[2]。该技术采用了单播、组播、广播的灵活切换模式，通过高质量、高码率、高并发量的多媒体内容传输，满足了多样化的业务场景需求。无论是融媒体新闻传播、直播赛事、应急广播，还是空中下载升级等，5G NR广播技术都表现出了强大的适应能力。值得注意的是，该技术不仅支持基于位置的定向广播和组播服务，还能为用户提供个性化和智能化的广播体验。该技术已经在第三代合作伙伴计划（3rd Generation Partnership Project，3GPP）5G 国际标准中成功立项，并将在Rel-17 版本中得到支持。中国广电与国内外行业伙伴共同推动该技术的发展。5G NR 广播被认为是5G 时代广播电视业务创新的引领方向，为用户带来了更丰富、高效、智能的广播服务体验。

1.2 5G NR 广播技术特征

5G NR 广播技术在广播领域展现了独特的灵活性和创新性。该技术主要利用5G 蜂窝基站传输广播信号，依托中国移动合作共建的48 万个5G 基站的强大网络支持[3]。通过广播电视发射塔，特别是以中央发射塔为主的大塔，5G 广播信号实现了无SIM 卡用户也能无缝接收的突破。5G NR 广播技术能够动态、无缝地切换单播服务和广播服务，让用户既可以通过单播方式按需点播，也可以通过广播方式免流量收看。在终端适应性方面，5G 广播追求通用性，通过软件升级，与传统的移动端电视如中国移动多媒体广播（China Mobile Multimedia Broadcasting，CMMB）等有所区别[4]。5G NR 广播技术的业务形态非常灵活，不仅支持传统的电视频道广播，还能够提供新型的交互式视频广播服务和融合信息广播服务。其双向交互性的优势使得业务形态更加多样化，可扩展至公共安全、应急广播等新的多媒体广播业态。值得一提的是，该技术能够广泛适配各种类型的5G 标准通用终端，并支持Free-to-Air 等模式，从而实现通用5G 终端的接收，为广播服务带来更广泛和便捷的用户覆盖。

1.3 5G NR 广播关键技术

5G NR 广播是一种基于5G NR 的广播传输技术，可以实现高效、可靠、低时延的广播服务，满足未来多媒体、紧急通信及物联网等多种广播应用的需求。5G NR 广播依赖于多项关键技术的协同作用，主要包括以下4 种技术。

第一，非正交多址接入（Non-Orthgonal Multiple Access，NOMA）技术。NOMA 技术允许在同一时间、同一频率资源上同时传输多个用户的信号，并通过功率域或编码域的方式实现用户的区分。这种技术提高了频谱利用率和系统容量，有效地支持了5G NR 广播技术的大规模用户接入和高速率传输，同时降低了网络的时延和复杂度。

第二，大规模多输入多输出（Multiple Input Multiple Output，MIMO）技术。大规模MIMO 技术使用大量的天线阵列，在发射和接收端同时传输和接收多路信号。这一技术提高了无线信号的传输速率和可靠性，有效地提升了5G NR 广播技术的空间复用能力和频谱效率，同时增强了信号的抗干扰性和覆盖范围。

第三，波束成形技术。波束成形技术通过对天线阵列的信号进行加权和相位调节，实现信号的方向性传输和接收。这种技术提高了无线信号的传输质量和效率，有效地支持了5G NR 广播技术的定向传输和接收，同时减少了信号的干扰和损耗。

第四，网络切片技术。网络切片技术通过对网络资源进行虚拟化和隔离，实现不同业务需求的定制化网络服务。这一技术提高了网络的灵活性和效率，有效地支持了5G NR 广播技术的多业务场景和多维度的服务质量保障，同时提高了网络的安全性和可靠性。

2 5G NR 广播技术应用

2.1 媒体广播中的应用

2.1.1 融媒体新闻传播服务

融媒体新闻传播服务利用5G NR 广播技术的独特优势主要体现在以下两个方面。一是内容的丰富多样性[5]。融媒体新闻传播服务不仅涵盖传统的文字、图片、音频及视频等形式，还融合了虚拟现实（Virtual Reality，VR）、增强现实（Augmented Reality，AR）、3D 等新技术，打造了更生动、立体、逼真的新闻内容，以满足用户的多元化需求。例如，浙江广电集团利用VR 技术开发的 “VR 看浙江” 产品，使用户能够身临其境地感受浙江的文化、历史、发展等方面。二是传播方式的灵活便捷。融媒体新闻传播服务通过5G NR 广播技术，保证了高速、低延迟、高可靠的视频传输，确保了新闻内容的稳定性和流畅性。通过智能的内容分发，根据用户的设备、网络、位置和时间等因素，实现了新闻内容的按需传播、精准推送和实时更新。

2.1.2 直播、赛事服务

在直播、赛事业务领域，5G NR 广播技术为观众带来了前所未有的沉浸式体验，通过指定基站向特定区域范围内的用户进行广播，实现了模拟现场实时观看的体验感。在演唱会、体育赛事等场景中，用户通过手机可以以多角度、高清的方式观看表演实况，仿佛身临其境感受现场氛围。举例来说，在五棵松体育中心场馆中，5G NR 广播技术被成功应用，通过9 部手机同时展示9 个不同视角的视频信号，对一场比赛进行全方位的直播。这种自主交互式观赛的方式突破了传统直播方式的局限，观众可以根据个人喜好随意切换视角，实现了对传统观赛方式的革新。这一技术的最大特点在于其智能、动态地切换单播服务和广播/组播服务，保证网络利用效率的同时，极大地拓展了个人服务与行业服务的支撑能力，同时适配各类型5G 标准通用终端，无须硬件定制化改动。

2.2 应急广播中的应用

应急广播是指在面临突发公共事件（自然灾害、事故灾难、公共卫生事件和社会安全事件）时，通过广播技术向公众传递紧急信息服务的一种应急手段。5G NR 广播技术的应用为这一领域的创新发展提供了强大支持。

5G NR 广播技术借助蜂窝网络与广播电视发射塔的协同方式，实现了对特定面积和人群的高效率、高可靠性、高覆盖率的应急广播服务。这种协同方式不仅提高了信号的质量和稳定性，还降低了成本和资源消耗，为应急广播提供了更加灵活和可靠的技术保障。而且，不受用户验证的限制，基于700 MHz 频段的手机都能获得5G NR 广播服务，使得广大用户，无论是中国广电、中国移动、中国电信还是中国联通的号卡用户，都能及时接收到关键的应急信息。

5G NR 广播技术在应急广播中采用多样化的媒体形式，向通用手机终端广播发布应急信息。这种多媒体的呈现形式提醒用户关注紧急情况，同时为用户提供救灾信息和电子地图等实用信息，引导用户迅速采取正确的应对措施。

5G NR 广播技术与国家级应急广播平台系统实现了紧密对接，为应急广播的统一管理和调度提供了高效手段。这种对接使得应急广播能够及时获取和分析来自各级政府和社会组织的应急信息，制定和发布最合适的应急方案，协调和调动各方应急资源，实现应急广播的快速响应和高效执行。

2.3 空中下载升级服务

空中下载升级服务是一项通过无线网络向终端设备发送软件更新包或配置文件的服务，旨在提高设备性能、安全性、稳定性和兼容性，同时增加新功能或修复已知问题。5G NR 广播技术在空中下载升级服务中的应用为此服务带来了诸多优势。一方面，5G NR 广播技术通过广播模式实现了对大量终端设备的同时升级，向它们发送相同的软件更新包或配置文件，极大提高了升级效率、可靠性，同时降低了升级成本。这种广播模式不仅节省了网络资源和带宽，还避免了因为终端设备的数量和类型的不同而导致的升级失败或不一致的风险。这一特点尤其适用于广泛分布的终端群体，保障了在不同地区、网络状态差异等情况下的统一升级体验。另一方面，5G NR 广播技术利用组播模式，向特定终端设备群组发送定制化的软件更新包或配置文件。这为实现精准、灵活、安全的空中下载升级服务提供了便利。通过根据终端设备的类型、属性、需求等因素进行分组管理和组播控制，系统可以根据具体需求向不同终端设备群组提供个性化的升级内容和策略，满足不同用户群体的升级需求。

3 结语

5G NR 广播技术的成功应用不仅推动了广播领域的发展，也为未来广播电视业务的创新发展方向打开了新的局面。随着5G NR 广播技术的不断成熟和普及，相信广播服务将迎来更广阔的发展空间，用户将享受到更为丰富、高效、智能的广播体验。