8K超高清電視廣播的大容量無(wú)線傳輸技術(shù)

帕爾哈提·艾合買提

（新疆廣播電視臺(tái)，新疆 烏魯木齊 830000）

0 引言

近年來(lái)，我國(guó)不斷地研究大容量無(wú)線傳輸技術(shù)，在技術(shù)的應(yīng)用上有了一定的突破，已經(jīng)能夠提供給電視廣播行業(yè)基本的支持，作為電視廣播行業(yè)的技術(shù)人員，應(yīng)該對(duì)大容量無(wú)限傳輸技術(shù)進(jìn)行深入的研究，采取相應(yīng)的措施，讓大容量無(wú)限傳輸技術(shù)能夠在8K超高清電視廣播中發(fā)揮作用，使電視廣播領(lǐng)域產(chǎn)品研發(fā)速度加快，讓更多消費(fèi)者提高對(duì)8K超清電視的關(guān)注程度。

1 基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線傳輸技術(shù)

1.1 毫米波

當(dāng)前，我國(guó)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了5G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋，在5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用率不斷提升的如今，人們已經(jīng)可以大范圍地使用毫米波無(wú)線傳輸技術(shù)，使信號(hào)在傳輸過(guò)程中規(guī)模更大、傳輸速度更快。毫米波無(wú)線傳輸技術(shù)是5G移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)大容量無(wú)限傳輸?shù)暮诵募夹g(shù)之一，使用超過(guò)6 GHz以上的波段實(shí)現(xiàn)信息傳輸。6 GHz以上波段相對(duì)更加寬松，和擁擠的6 GHz以下頻段相比，傳輸通道更加豐富。當(dāng)前，技術(shù)人員已經(jīng)通過(guò)研制先進(jìn)的毫米波芯片，使得6 GHz以上頻段傳播出現(xiàn)的雨衰和遇障礙物衰減等問(wèn)題得到了解決，提升了信號(hào)傳輸質(zhì)量和速度。

1.2 天線列陣技術(shù)

從理論上講，在6 GHz以上的無(wú)線傳輸技術(shù)，其傳輸過(guò)程衰減損耗較小且穿透能力較強(qiáng)，是一種理想的大容量無(wú)線傳輸方法，但由于頻段資源緊缺，當(dāng)前6 GHz以上無(wú)線傳輸并不能完全發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)［1］。為了降低頻段短缺對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊?，技術(shù)人員采用了天線列陣技術(shù)，頻段下信號(hào)承載能力得到加強(qiáng)，讓大規(guī)模無(wú)線信號(hào)在損耗最小的情況下順利實(shí)現(xiàn)傳輸。該技術(shù)在頻段資源建立完善之前，讓8K電視廣播功能得以提前面世。

通過(guò)使用天線列陣技術(shù)，不僅能夠在同一頻段之下，同時(shí)完成幾條甚至幾十條信號(hào)的大容量無(wú)限傳輸，還能明顯降低延遲效果，將延時(shí)控制在1 mm之內(nèi)。這不僅極大地提升了8K廣播電視技術(shù)的發(fā)展水平，還增強(qiáng)了蜂窩網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線傳輸應(yīng)用效果。

2 Massive MIMO無(wú)線傳輸技術(shù)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

與傳統(tǒng)的單極和雙極MIMO技術(shù)相比，Massive MIMO技術(shù)能夠更好地優(yōu)化能量、頻譜利用率，為8K電視廣播功能的實(shí)現(xiàn)提供了良好的平臺(tái)。

Massive MIMO無(wú)線傳輸技術(shù)的有源天線基站架構(gòu)是由3個(gè)主要功能模塊構(gòu)成：射頻收發(fā)單元陣列、射頻分配網(wǎng)絡(luò)以及多天線陣列。射頻收發(fā)單元列陣是由多組發(fā)射和接收單元構(gòu)成的。發(fā)射單元可以獲得基帶輸入，并完成射頻發(fā)射輸出的任務(wù)。射頻發(fā)射輸出之后由分配網(wǎng)絡(luò)將其分派到對(duì)應(yīng)的天線列陣中，接收單元?jiǎng)t主要完成和發(fā)射單元相反的任務(wù)，構(gòu)成模式的循環(huán)。通過(guò)使用這種模式傳輸信號(hào)，可以很大程度上避免傳輸過(guò)程中信號(hào)受到干擾。在此基礎(chǔ)上，8K電視網(wǎng)絡(luò)的功能才能良好的實(shí)現(xiàn)。

2.2 測(cè)試方法

Massive MIMO技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的調(diào)試和測(cè)試。技術(shù)人員通過(guò)技術(shù)調(diào)試，能夠使得該類型的大容量無(wú)線傳輸技術(shù)與當(dāng)前傳輸信號(hào)的環(huán)境相互匹配，讓8K電視廣播能夠高質(zhì)量的運(yùn)行。技術(shù)人員在測(cè)試和調(diào)試的過(guò)程中應(yīng)該使用和Massive MIMO技術(shù)相互匹配的系統(tǒng)，測(cè)試業(yè)務(wù)信號(hào)幅度、相位等方面的數(shù)值是否滿足需求，準(zhǔn)確的評(píng)估出信號(hào)波束指向是否正確以及副瓣和波瓣的寬度是否正常、多波束輻射性能能否滿足要求［2］。測(cè)試之前應(yīng)該保證測(cè)試場(chǎng)地具有足夠的空間，測(cè)試儀器經(jīng)過(guò)調(diào)校后滿足要求。在進(jìn)行測(cè)試的過(guò)程中，技術(shù)人員一定要選擇8K電視廣播向適應(yīng)的測(cè)試儀表，保證測(cè)試結(jié)果可靠。

3 OFDM調(diào)制無(wú)線傳輸技術(shù)

3.1 OFDM結(jié)構(gòu)

大容量傳輸技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)就是OFDM結(jié)構(gòu)，不通過(guò)OFDM結(jié)構(gòu)的大容量數(shù)據(jù)傳輸無(wú)法實(shí)現(xiàn)。通過(guò)將OFDM結(jié)構(gòu)應(yīng)用在8K電視廣播功能的構(gòu)建中，能夠保證大容量的信號(hào)在傳輸過(guò)程中可以保持正常。

OFDM結(jié)構(gòu)是有數(shù)據(jù)處理流方式不同的多個(gè)模塊構(gòu)成的，通過(guò)多模塊的協(xié)同作用，可以將大量的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行區(qū)分，這是大容量傳輸技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)。當(dāng)大容量傳輸技術(shù)能夠得到應(yīng)用的時(shí)候，8K電視廣播才能擁有發(fā)展的平臺(tái)。除此以外，這種多模塊、多功能的集成式調(diào)制技術(shù)結(jié)構(gòu)，能夠讓其編碼出來(lái)的信號(hào)質(zhì)量得到保障，使得8K電視廣播技術(shù)的應(yīng)用水平得到了很大程度的優(yōu)化。

3.2 OFDM的應(yīng)用

8K電視廣播產(chǎn)品的應(yīng)用，主要是為了滿足人民對(duì)美好高質(zhì)量生活的向往，其主要服務(wù)對(duì)象就是在家中觀看廣播電視的普通居民，服務(wù)地點(diǎn)也就在建筑物之中。隨著當(dāng)前我國(guó)建筑市場(chǎng)的不斷變化，當(dāng)前建筑呈現(xiàn)出高度更高、結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的情況，并且建筑內(nèi)部的居民也越來(lái)越密集。8K廣播電視在進(jìn)行大容量信息傳輸?shù)倪^(guò)程中，必須要有優(yōu)質(zhì)的信號(hào)，才能降低建筑物對(duì)信號(hào)傳播帶來(lái)的干擾。

使用OFDM調(diào)制技術(shù)編碼出來(lái)的信號(hào)，其質(zhì)量能夠得到保障，在地理突出、居民密集、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的現(xiàn)代建筑中能夠良好的運(yùn)用，其信號(hào)受到建筑物的影響較弱，因此信號(hào)傳播的質(zhì)量能夠得到保障。當(dāng)技術(shù)人員將OFDM調(diào)制技術(shù)應(yīng)用于8K廣播電視產(chǎn)品的服務(wù)范圍之內(nèi)，可以讓大容量傳輸技術(shù)的作用效果得到優(yōu)化，為8K電視廣播進(jìn)入尋常百姓家提供了良好的條件［3］。

4 微波無(wú)線傳輸技術(shù)

4.1 模擬微波

微波無(wú)線傳輸是一種大容量無(wú)線傳輸方式，其主要傳播形式有兩種：模擬微波和數(shù)字微波。在微波通道上進(jìn)行視頻信號(hào)的調(diào)制，完成后再將信號(hào)發(fā)送的方式，被稱為模擬微波。信號(hào)發(fā)射之后，會(huì)被監(jiān)控中心的接收機(jī)接收到，再重新將微波通道上發(fā)射的信號(hào)進(jìn)行還原，使其轉(zhuǎn)化為視頻信號(hào)，這樣的傳輸過(guò)程不會(huì)因?yàn)閴嚎s信號(hào)而導(dǎo)致信號(hào)損耗。通過(guò)模擬微波技術(shù)傳播8K廣播電視信號(hào)不僅可以降低信號(hào)傳遞延遲，還能提升接收端視頻和音頻的質(zhì)量，讓消費(fèi)者獲得最佳8K功能體驗(yàn)。但模擬微波存在著容易干擾其他類型通信信號(hào)的缺點(diǎn)，單獨(dú)使用效果不佳，通常需要搭配其他的技術(shù)共同使用。

4.2 數(shù)字微波

數(shù)字微波傳輸?shù)倪^(guò)程中需要將信號(hào)進(jìn)行壓縮，在信號(hào)壓縮完成之后，系統(tǒng)將其發(fā)出，在接收器將信號(hào)接收之后再其進(jìn)行解壓。這種技術(shù)在進(jìn)行大容量信號(hào)傳輸?shù)臅r(shí)候，可以提高傳輸?shù)男?，具有良好的伸縮性。它可以容納數(shù)個(gè)頻道的信號(hào)，并且讓信號(hào)之間相互不干擾。因此，當(dāng)在場(chǎng)景較為復(fù)雜、存在很多干擾源時(shí)，可以使用數(shù)字微波技術(shù)傳輸信號(hào)。這種傳輸技術(shù)在高密度的居民區(qū)和建筑群中也能很好地發(fā)揮作用，并且硬件構(gòu)建相對(duì)簡(jiǎn)單，可以將技術(shù)普及的成本壓縮到最低，這對(duì)于8K電視廣播的普遍應(yīng)用有極大的幫助。

5 子載波無(wú)線傳輸技術(shù)

5.1 數(shù)據(jù)子載波

子載波無(wú)線傳輸技術(shù)也是常見的一種大容量無(wú)線傳輸技術(shù)，可以通過(guò)增加數(shù)據(jù)子載波的數(shù)量，使得大容量無(wú)線傳輸成為可能。當(dāng)數(shù)量滿足一定的要求時(shí)，就能夠?qū)崿F(xiàn)8K電視廣播信號(hào)的傳送。通常情況下想要實(shí)現(xiàn)8K電視信號(hào)的傳播至少需要8 192個(gè)數(shù)據(jù)子載波。技術(shù)人員在設(shè)置數(shù)據(jù)子載波間距的時(shí)候，需要讓其兩兩之間間隔相同，這能讓OFMD符號(hào)承載數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度有效提升。在此基礎(chǔ)上，將數(shù)據(jù)子載波的數(shù)量增加，使得傳輸容量得以提升，讓8K電視廣播大容量傳輸技術(shù)能夠有效落實(shí)，讓8K技術(shù)的研發(fā)速度能夠加快［4］。

5.2 導(dǎo)頻子載波

通過(guò)技術(shù)人員的實(shí)踐可以證明，SP導(dǎo)頻子載波的數(shù)量和傳播間隔時(shí)間之間存在明顯的比例管理。在SP導(dǎo)頻子載波書劍降低的時(shí)候，間隔時(shí)間也會(huì)降低，信號(hào)傳輸?shù)娜萘烤蜁?huì)擴(kuò)大，讓大容量無(wú)線傳輸技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)。該結(jié)論極大地促進(jìn)了電視廣播產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展。如果可以將導(dǎo)頻子載波技術(shù)和其他的傳輸技術(shù)相互結(jié)合，例如調(diào)制技術(shù)和天線列陣技術(shù)，就可以讓電視廣播信號(hào)傳播的質(zhì)量和速度得以提升。

6 結(jié)語(yǔ)

大容量無(wú)線傳輸技術(shù)涉及多項(xiàng)關(guān)鍵傳輸技術(shù)，其中最為重要的兩項(xiàng)便是Massive MIMO技術(shù)和OFDM調(diào)制技術(shù)。當(dāng)這兩項(xiàng)技術(shù)成熟時(shí)，大容量無(wú)線傳輸技術(shù)將會(huì)實(shí)現(xiàn)飛躍，屆時(shí)不僅我國(guó)8K超清廣播電視中的部分功能能得以實(shí)現(xiàn)，還能夠讓信號(hào)傳輸?shù)男Ч麑?shí)現(xiàn)強(qiáng)化，提高信號(hào)傳輸質(zhì)量，優(yōu)化傳輸效率，保證信息傳輸量，提升電視廣播領(lǐng)域發(fā)展水平。