引言

頻譜規劃的核心是為最常用的數據找到最有效的傳輸路徑。在當今的數字世界中，這些數據可以從NBA籃球比賽到增強的GPS坐標，再到用于自動駕駛汽車的3D地圖。國際和國內的頻譜管理者已經認識到，靈活的頻道利用是許可的關鍵，美國的廣播公司已經抓住了這個機會。在繼續提供基于公眾利益的視頻節目的同時，他們現在完全接受了一種新的傳輸標準：ATSC 3.0，也就是下一代廣播。

在第三代合作伙伴項目（3GPP）的幫助下，歐洲電信標準協會拼湊出了一個不同的選擇：所謂的“5G廣播系統”。5G廣播是建立在現有的單播4G LTE波形基礎上的。它遠非“新”。盡管圍繞這兩個方案（ATSC 3.0和5G廣播）進行了大肆宣傳（和投資），但它們并不等同。這是Betamax和VHS、藍光盤和HD DVD、PlayStation和Xbox之爭嗎？或者誰更有活力？哪個更好？

背景

技術進步和觀眾需求排擠了傳統的線性節目服務。免費的無線廣播正在讓位于付費的點播服務，通過物理連接（電纜、光纖、電話、互聯網）和無線連接（衛星、蜂窩和WiFi）。總的來說，這些都是低效、一對多、專用的單播服務。

美國廣播公司認識到強健、一對多、高功率/高塔（HPHT）廣播能力的固有優勢，現在已經增加了基本的增強功能。這其中包括使用與互聯網相同的“語言”——IP——傳輸，以及采用新的頻率調制和編碼技術實現可靠的移動接收。他們還解決了向社區的不同部分分發超本地化內容的難題。

ATSC 3.0的新功能精妙、高效、可演進，完美地滿足了對移動設備上多媒體內容日益增長的需求，這些需求已經令傳統的蜂窩單播網絡不堪承受。對于電視廣播公司來說，“全IP”標準和相關的收入預測激發了那些尋找全新商機的人的想象力。

與此同時，一些老牌無線設備制造商（如高通和愛立信）正在大肆宣傳從表面上看似乎以類似的目標為中心的方法和技術。雖然這強化了移動和數據廣播領域中增收機會這一觀點，但這種吸引力本質上是虛幻的。不錯，它們都提供IP傳輸，比以前的迭代更高效且提供增強的內容。但兩者的相似之處僅止于物理層：ATSC 3.0系統的效率、穩健性、移動性和可演化性都更高。

原因如下。

ATSC 3.0——下一代廣播

下一代廣播是最先進的地面數字廣播標準，專為無線接收而設計。它提供了一個非常改進的觀看體驗，支持超高清高動態范圍（UHD HDR）內容、沉浸式音頻，交互性及其它針對固定和移動設備的先進功能。

它還使廣播頻譜能夠用于許多新的數據服務。它從一開始就被設計為除了廣播電視之外，還提供多種同時的無線服務。它同時適應固定、便攜和移動應用，允許為各種新平臺定制的靈活的頻譜利用。ATSC 3.0標準適應不同國家中的不同應用。

ATSC 3.0標準的核心是系統發現信令——即所謂的“引導信號”。它作為廣播波形的通用入口點，確保所有接收設備識別和解碼每個唯一信號，即使是那些尚未定義的信號。這種“可進化性”是ATSC 3.0擴展和適應新服務能力的關鍵。

ATSC 3.0主要特性：

• 超高清（UHD）和沉浸式音頻：ATSC 3.0支持UHD分辨率，具有更高的圖像質量和沉浸式音頻格式，增強整體觀看體驗。
• 混合廣播—寬帶：它無縫集成無線廣播與寬帶，實現交互式內容、定向廣告及其它數據相關功能。
• 先進緊急信息：強健的引導信號允許觸發先進緊急報警，可以在非常低的信號電平喚醒設備，從而能夠向目標位置提供富媒體補充。
• 交互式服務：觀眾可以通過ATSC 3.0的混合功能訪問交互式內容、點播視頻和個性化服務。
• 數據分發即服務：IP傳輸和高功率/高塔廣播服務的一對多架構提供了高效的公共數據分發，包括視頻卸載、增強的GPS服務、汽車遠程信息處理分發和物聯網支持服務。
• 高效靈活的廣播/多播：ATSC 3.0原生的無線廣播，可同時向固定和便攜式/移動服務的多個用戶高效分發數據。

5G廣播

在歐洲，當數字視頻廣播（DVB）將其重點轉向DVB-I（IP內容分發）時，為固定和移動廣播尋找基于IP的解決方案獲得了動力。5G-Xcast、5G-MAG等活動確定了基于IP的分發的需求和用途。5G廣播是3GPP規定的一種多播技術，旨在通過各種網絡提供廣播和多播服務。

需要明確的是，5G廣播基于舊的4G LTE波形。在過去的幾年里，3GPP一直在努力應對無線廣播環境的挑戰。但是，盡管更好地支持無線廣播環境的工作順利，但改進底層4G LTE廣播平臺的物理層的努力（例如時間和頻率交錯）已經被拒絕和/或撤回，包括3GPP的最新版本。

5G廣播的主要特性:

• 高效多播:5G廣播采用多播傳輸，高效地將數據同時分發給多個用戶，與單播流傳輸給單個用戶相比，降低了網絡負荷。
• 內容分發效率:它以“一對多”服務的形式，高效地將現場事件、緊急警報、軟件升級及其它高需求內容分發給許多用戶。
• 蜂窩網絡集成:5G廣播可以與現有5G蜂窩網絡無縫集成，使移動網絡運營商無需對基礎設施進行重大更改即可提供內容服務。
• 廣播模式:以許多用戶需要同時訪問相同的內容的廣播模式運行。

兩者比較

有相當多的宣傳指，這兩種技術大致相當，但考慮到5G廣播系一種3GPP標準，它具有優勢。雖然這兩種技術都采用IP傳輸和使用相同調制方案的一對多無線分發技術，但相似之處基本上就到此為止了。

因為5G廣播是3GPP標準且現在存在于手機中，它以某種方式神奇地為數以億計兼容5G無線接收的設備打開了市場，這種暗示的想法是一廂情愿。以下是ATSC勝出的六個原因:

ATSC 3.0有引導信號:5G廣播缺席的引導信號，其真正技術魔力在于它能夠發現和識別幾乎無限數量的不同信號（包括那些尚未定義的信號），并僅將所需的信號傳遞給特定的接收設備，從而實現一系列新服務。更重要的是，此強健的引導信號攜帶了先進緊急警報觸發器，可以在非常低的信號電平下喚醒設備——比如在室內深處。

ATSC 3.0具有更好的糾錯能力：更好的糾錯能力意味著信號比5G廣播更可靠。這兩種傳輸標準在性能上差別很大。5G廣播采用了次優波形。

ATSC 3.0在移動環境中具有“有意設計的穩健性”：在信道快速衰落的移動環境中，ATSC 3.0的性能優于5G廣播。其復雜的時間交織器提供3-11 dB的性能優勢，具體取決于車速。5G廣播徒步（<3km/h）性能較差，10km時速移動（多普勒）性能糟糕，原因是它沒有比特交錯。這可能是移動運營商放棄舊版5G廣播的原因之一。

ATSC 3.0與國際移動通信（IMT）業務兼容：聲稱ATSC 3.0物理層與IMT業務不兼容是誤導。ASTC 3.0已經展示了在IP層面的互聯，主要的移動生態系統利益相關者已經支持把這方面工作作為未來3GPP標準的活動。如果不同的物理層是一個實質問題，那么WiFi（一種IEEE標準），作為一個例子，將同樣是一個實現問題。

ATSC 3.0可以共享IMT資源：只有5G廣播可以共享IMT資源的說法言過其實。ATSC 3.0也可以通過設備層解決方案和網絡拓撲調整實現這一點。雖然在設備層的集成中，任何標準都會面臨一些小挑戰（例如天線尺寸、接收器前端、帶通濾波），但在設備層（例如MarkONE手機）都有解決方案路徑。值得一提的是，目前還沒有支持5G廣播或ATSC 3.0的商用手機。

將ATSC 3.0添加到芯片的成本可以忽略不計：雖然ATSC 3.0尚未集成到IMT設備的系統芯片中，但與手機芯片組的增量成本相比，添加ATSC 3.0解調器的成本微不足道。前端頻率調諧器、濾波器和天線對于ATSC 3.0或5G廣播都是共同的。

結論

在技術比較中，將我們自以為知道的事物與事實區分開來是至關重要的。5G廣播有一些直觀的吸引力，為什么不簡單地將廣播集成并擴展到已經存在的手機3GPP生態系統中？這可能有多難？然而，這是一個有嚴重缺陷的妥協。有了5G廣播，你可能會打消對以下要求的希望：

• 一個可以隨著需求和用途的變化而發展的標準，
• 技術進步和未來的能力，同時保持向后兼容性，
• 最大限度地利用你寶貴的頻譜做其它事情的靈活性。

這就好像你有一塊土地，被永遠限于只能在上面種玉米。你會放棄種植更賺錢的植物，或者開采泥土下的礦物，或者為了最大化土地價值而建造高層建筑嗎？我們應該想最大限度地利用我們一小塊頻譜的靈活性和新用途。充分利用頻譜最好的裝備是ATSC 3.0。這相當于一輛復雜先進的電動拖拉機和一把鐵鏟相比。跟著拖拉機走，好的一面要大得多。