5G廣播電視是符合5G標準的全新無線廣播電視系統，由廣播電視大塔傳輸信號，能夠同時覆蓋電視大屏和手機小屏。作為無線廣播電視迭代升級的重要技術路徑，這一創新性技術不僅能夠提供高質量的電視直播，還支持應急廣播和數據推送等多類型業務。
通過廣播電視發射塔，5G廣播電視以低成本的方式實現廣播電視信號對手機的廣覆蓋，并在自然災害或突發公共危機情況下實現應急信息的快速有效傳遞。
全球范圍內，5G廣播電視技術正在逐步展現其技術優勢，多個國家和地區積極部署和測試5G廣播并取得積極進展。5G廣播電視是廣播電視行業的一次重大技術升級，需要具備新的智能推薦、智能搜索等支撐媒體內容精準智能應用的能力，具備新的智能調度策略、自適應傳輸等支撐融合媒體網絡精準調度的能力。

美國消費技術協會（CTA）估計，到2025年，美國天線市場的總規模將超過5300萬戶家庭，這證明了美國人對收看無線電視的興趣依然增長。雖然ATSC 3.0的建設仍在繼續，但“5G廣播”這個新概念現在被認為是大功率、高塔“下一代”電視廣播的另一種選擇。

美國已經有一個試驗性的5G廣播電視臺播出（7月宣布的新罕布什爾州威斯特摩蘭WWOO-LD），而世界其它地區的廣播電視公司正在測試5G廣播部署。  

它會取代ATSC 3.0成為“下一代”電視廣播技術嗎？在我看來，主要因素將是消費者和廣播電視公司是否會放棄無線電視，轉而支持互聯網上的流媒體節目。

5G廣播主要針對移動設備，在這個領域，視頻分發的數據容量仍然是一個問題。到目前為止，消費者接受ATSC 3.0限于固定電視機。雖然越來越多的人不再使用有線電視，用（或重新找回）無線電視，但這些電視機中有更多只連接到互聯網，而不是連接到天線。

在很大程度上控制著美國移動設備分銷的無線通信運營商，他們會在沒有政府命令的情況下準許接收5G廣播嗎？而如果有政府指令，也許該指令可能要求的是準許ATSC 3.0設備接收5G廣播。

這就提出了一些問題：哪種技術更好？哪個更容易實現？我將提供一些信息和資源鏈接來幫助您回答這些問題。

3GPP標準

當前的5G廣播是在3GPP第17版中定義的。

目前的標準具有支持大功率、高塔廣播的特性。這些特性包括只接收模式ROM（不需SIM卡）和長達200微秒的循環前綴，允許單頻網（SFN）中發射站之間的距離更大。

5G廣播信號的主要組成部分是包含PBCH（物理廣播信道）的CAS（小區捕獲子幀）、PDCCH（物理下行鏈路控制信道）和解碼PMCH（物理多播信道）所需的PDSCH（物理下行鏈路共享信道）。為了接收5G廣播信號，接收器必須能夠解碼PBCH、PDCCH、PDSCH和PMCH。

PBCH、PDCCH和PDSCH是與ATSC 3.0中的L1-basic和L1-detailed引導信號可比的控制信道，而PMCH類似于ATSC 3.0中的PLP子幀。這些組成部分的編碼和調制決定了系統的魯棒性和容量。   

5G廣播硬件/軟件

羅德與施瓦茨公司開發了一個5G廣播平臺，已在全球范圍內進行測試。圖1摘自公司尼克·季米特拉科普洛斯博士的“車用5G汽車”演講，顯示R&S BSCC2.0（廣播服務和控制中心）將R&S SDE900（用于產生ATSC 3.0信號的同一信號設備）產生的信號饋送到TCE901激勵器和THU9evo發射機。

圖1

除了BSCC2.0之外，這種配置對美國廣播公司來說很熟悉。圖2來自BSCC2.0產品手冊，顯示了該裝置的內部結構。

圖2

開源的5G無線通信平臺OpenAirInterface5g計劃開發了一種軟件，可以在基于UHD/USRP的SDR上運行。

圖3顯示一個使用兩個Ettus B210 SDR的系統，與GNU Radio ATSC 3.0發射機中使用的型號相同。 

圖3

5G廣播與ATSC 3.0性能比較

與前面描述的5G廣播系統一樣，ATSC 3.0具有允許接收器鎖定頻道，獲取有關如何調諧頻道和解碼數據的信息的元素。這些元素的實現方式會影響不同條件下的性能。

《IEEE廣播》雜志論文“ATSC 3.0和用于移動手持應用3GPP Rel-17 5G廣播系統的評估”中表11顯示了ATSC 3.0在TU-6、印度城市、印度農村和首爾-SFN-3頻道上的性能提升，這是在3、40和120千米/小時的速度下的理想估計和線性估計。

與5G PBCH相比，ATSC 3.0引導信號的性能增益從最壞情況下的-4.1dB（對120千米/小時速度TU-6頻道的線性估計）到最佳情況下的+10.5dB（對3千米/小時速度首爾-SFN-3頻道的線性估計）變化。在24種情況中，有20種情況的引導信號性能優于PBCH。

PDSCH與L1-Detail的比較表明，ATSC 3.0的性能增益在-3.0dB到+5.0dB之間變化。在24種情況中的3種情況中，PDSCH是不可解碼的。L1-Detail在24種情況中的8種中比PDSCH差，盡管其中6種情況中的差異小于1dB。

當將ATSC 3.0子幀與PMCH進行比較時，子幀在每個信道的5Mb/s、10Mb/s和15Mb/s表現更好，PMCH在15Mb/s的24種情況中有8個種不可解碼。性能增益從120千米/小時10Mb/s TU-6頻道的+15dB線性估計到3千米/小時和40千米/小時10Mb/s的+0.6dB理想估計。

此IEEE論文中討論的研究解釋ATSC 3.0的性能增益來自其優越的BICM（比特交織編碼調制）成分，以及根據傳播信道情況的時間交織器。在高移動性的非視距信道中，引導信號表現比PBCH差，但在其它情況下引導信號有更好的表現。在PDSCH的比較中，L1-Detail在視距上表現更好，但在非視距情況下PDSCH能夠利用兩種PDSCH結合提供的分集性。

實際影響：5G廣播與ATSC 3.0

廣播公司擁有ATSC 3.0傳輸基礎設施，但目前除了固定電視機和網關設備之外，沒有其它消費設備。高通正在向其移動設備芯片組增加5G廣播支持，但目前還沒有支持5G廣播的設備可供消費者使用。原型設備可用于這兩個標準。消費者什么時候能購買到這些設備？

ATSC 3.0廣播已經在美國70多個市場播出。目前，美國只有一個5G廣播電臺，即前面提到的試驗性LPTV。5G媒體行動小組的網站上有5G廣播試驗的詳細信息，以及5G廣播參考工具的GITHUB鏈接。預計在2023年IBC展會上將聽到更多關于全球5G廣播部署的消息。

5G廣播可以建立在現有的調制解調器和5G移動設備部件上。因此，制造商在移動設備上實現它相對容易。ATSC 3.0具有不兼容的物理層，需要額外的硬件，這意味著移動設備有額外成本。ATSC 3.0的許多性能優勢來自于需要更多內存的時間交織。我不了解電視機中的5G功能。如果電視機需要5G廣播，成本是多少？

《IEEE廣播雜志》論文顯示，ATSC 3.0在網絡部署方面具有顯著的成本優勢——等效或更好的覆蓋所需的發射機較少。這對美國重要嗎？

5G廣播和ATSC 3.0在一起

如果最終的情況是，5G廣播可以在新移動設備上使用，但不能在電視機上使用，而ATSC 3.0可以在電視機上使用，但不能在移動設備上使用，將會怎樣？那在汽車上呢？我們已經看到人們對使用ATSC 3.0向汽車分發內容的興趣，正如IEEE論文中所示，ATSC 3.0在這方面具有性能優勢，但如果5G無線設備已經在車中，這可能會給5G廣播帶來優勢。

一種解決方案是電視臺在同一頻道上同時傳輸5G廣播信號和ATSC 3.0信號。這將需要使用時分復用（TDM）以共享頻道。2023 NAB展會上有這方面的演示。

為此，ATSC 3.0或5G廣播標準中的任意一個或兩個都需要改變其幀結構。鑒于已經在使用的ATSC 3.0電視機的數量，對該標準的任何更改都必須與現有電視機兼容。

它會成為現實嗎?

FCC的規定要求廣播公司至少向公眾提供一個標準清晰度的免費頻道。在向ATSC 3.0轉換期間，FCC要求廣播公司確保所有觀眾都能收看節目，包括在ATSC 1.0上同播。FCC不太可能允許廣播公司同時關閉ATSC 1.0和ATSC 3.0，并在短期內轉向5G廣播。假設對無線電視的興趣持續，ATSC 3.0電視機的數量將不斷增加，從而使全面過渡到5G廣播變得困難。

若無新的頻譜，我預計在足夠的ATSC 1.0頻譜轉移到ATSC 3.0以便與ATSC 3.0共享頻譜之前，美國廣播頻段上不會有大量的5G廣播信號。到那時，一些電視臺可能會完全轉向5G廣播，而其它電視臺則在ATSC 3.0頻道上播放節目，類似于現在電視臺向ATSC 3.0過渡的方式。電視臺也可以使用時分復用共享ATSC 3.0和5G廣播之間的頻道。兩者都假定FCC會批準。

羅德和施瓦茨在他們的演講中描述的5G廣播/多播未來的幾個愿景可以應用于ATSC 3.0系統。最終，選擇可能不僅取決于技術，還取決于市場營銷、商業計劃和消費者偏好。

5G廣播正在不斷發展。3GPP版本18和19應該使大功率、高塔廣播公司更容易開始5G廣播，當（和如果）移動設備上可接收5G廣播時，要么單獨自己廣播，要么與ATSC 3.0時間共享。