8K超高清電視廣播的大容量無線傳輸技術(shù)

帕爾哈提·艾合買提

（新疆廣播電視臺，新疆 烏魯木齊 830000）

0 引言

近年來，我國不斷地研究大容量無線傳輸技術(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)該對大容量無限傳輸技術(shù)進行深入的研究，采取相應(yīng)的措施，讓大容量無限傳輸技術(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，讓更多消費者提高對8K超清電視的關(guān)注程度。

1 基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的無線傳輸技術(shù)

1.1 毫米波

當(dāng)前，我國已經(jīng)基本實現(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線傳輸技術(shù)，使信號在傳輸過程中規(guī)模更大、傳輸速度更快。毫米波無線傳輸技術(shù)是5G移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)大容量無限傳輸?shù)暮诵募夹g(shù)之一，使用超過6 GHz以上的波段實現(xiàn)信息傳輸。6 GHz以上波段相對更加寬松，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)通過研制先進的毫米波芯片，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題得到了解決，提升了信號傳輸質(zhì)量和速度。

1.2 天線列陣技術(shù)

從理論上講，在6 GHz以上的無線傳輸技術(shù)，其傳輸過程衰減損耗較小且穿透能力較強，是一種理想的大容量無線傳輸方法，但由于頻段資源緊缺，當(dāng)前6 GHz以上無線傳輸并不能完全發(fā)揮其優(yōu)勢［1］。為了降低頻段短缺對信號傳輸?shù)挠绊懀夹g(shù)人員采用了天線列陣技術(shù)，頻段下信號承載能力得到加強，讓大規(guī)模無線信號在損耗最小的情況下順利實現(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。

通過使用天線列陣技術(shù)，不僅能夠在同一頻段之下，同時完成幾條甚至幾十條信號的大容量無限傳輸，還能明顯降低延遲效果，將延時控制在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，還增強了蜂窩網(wǎng)絡(luò)的無線傳輸應(yīng)用效果。

2 Massive MIMO無線傳輸技術(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電視廣播功能的實現(xiàn)提供了良好的平臺。

Massive MIMO無線傳輸技術(shù)的有源天線基站架構(gòu)是由3個主要功能模塊構(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)將其分派到對應(yīng)的天線列陣中，接收單元則主要完成和發(fā)射單元相反的任務(wù)，構(gòu)成模式的循環(huán)。通過使用這種模式傳輸信號，可以很大程度上避免傳輸過程中信號受到干擾。在此基礎(chǔ)上，8K電視網(wǎng)絡(luò)的功能才能良好的實現(xiàn)。

2.2 測試方法

Massive MIMO技術(shù)在實際應(yīng)用的過程中，必須經(jīng)過嚴格的調(diào)試和測試。技術(shù)人員通過技術(shù)調(diào)試，能夠使得該類型的大容量無線傳輸技術(shù)與當(dāng)前傳輸信號的環(huán)境相互匹配，讓8K電視廣播能夠高質(zhì)量的運行。技術(shù)人員在測試和調(diào)試的過程中應(yīng)該使用和Massive MIMO技術(shù)相互匹配的系統(tǒng)，測試業(yè)務(wù)信號幅度、相位等方面的數(shù)值是否滿足需求，準確的評估出信號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］。測試之前應(yīng)該保證測試場地具有足夠的空間，測試儀器經(jīng)過調(diào)校后滿足要求。在進行測試的過程中，技術(shù)人員一定要選擇8K電視廣播向適應(yīng)的測試儀表，保證測試結(jié)果可靠。

3 OFDM調(diào)制無線傳輸技術(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OFDM結(jié)構(gòu)的大容量數(shù)據(jù)傳輸無法實現(xiàn)。通過將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在傳輸過程中可以保持正常。

OFDM結(jié)構(gòu)是有數(shù)據(jù)處理流方式不同的多個模塊構(gòu)成的，通過多模塊的協(xié)同作用，可以將大量的數(shù)字信號進行區(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)用的時候，8K電視廣播才能擁有發(fā)展的平臺。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)，能夠讓其編碼出來的信號質(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美好高質(zhì)量生活的向往，其主要服務(wù)對象就是在家中觀看廣播電視的普通居民，服務(wù)地點也就在建筑物之中。隨著當(dāng)前我國建筑市場的不斷變化，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)部的居民也越來越密集。8K廣播電視在進行大容量信息傳輸?shù)倪^程中，必須要有優(yōu)質(zhì)的信號，才能降低建筑物對信號傳播帶來的干擾。

使用OFDM調(diào)制技術(shù)編碼出來的信號，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用，其信號受到建筑物的影響較弱，因此信號傳播的質(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電視廣播進入尋常百姓家提供了良好的條件［3］。

4 微波無線傳輸技術(shù)

4.1 模擬微波

微波無線傳輸是一種大容量無線傳輸方式，其主要傳播形式有兩種：模擬微波和數(shù)字微波。在微波通道上進行視頻信號的調(diào)制，完成后再將信號發(fā)送的方式，被稱為模擬微波。信號發(fā)射之后，會被監(jiān)控中心的接收機接收到，再重新將微波通道上發(fā)射的信號進行還原，使其轉(zhuǎn)化為視頻信號，這樣的傳輸過程不會因為壓縮信號而導(dǎo)致信號損耗。通過模擬微波技術(shù)傳播8K廣播電視信號不僅可以降低信號傳遞延遲，還能提升接收端視頻和音頻的質(zhì)量，讓消費者獲得最佳8K功能體驗。但模擬微波存在著容易干擾其他類型通信信號的缺點，單獨使用效果不佳，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^程中需要將信號進行壓縮，在信號壓縮完成之后，系統(tǒng)將其發(fā)出，在接收器將信號接收之后再其進行解壓。這種技術(shù)在進行大容量信號傳輸?shù)臅r候，可以提高傳輸?shù)男剩哂辛己玫纳炜s性。它可以容納數(shù)個頻道的信號，并且讓信號之間相互不干擾。因此，當(dāng)在場景較為復(fù)雜、存在很多干擾源時，可以使用數(shù)字微波技術(shù)傳輸信號。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)建相對簡單，可以將技術(shù)普及的成本壓縮到最低，這對于8K電視廣播的普遍應(yīng)用有極大的幫助。

5 子載波無線傳輸技術(shù)

5.1 數(shù)據(jù)子載波

子載波無線傳輸技術(shù)也是常見的一種大容量無線傳輸技術(shù)，可以通過增加數(shù)據(jù)子載波的數(shù)量，使得大容量無線傳輸成為可能。當(dāng)數(shù)量滿足一定的要求時，就能夠?qū)崿F(xiàn)8K電視廣播信號的傳送。通常情況下想要實現(xiàn)8K電視信號的傳播至少需要8 192個數(shù)據(jù)子載波。技術(shù)人員在設(shè)置數(shù)據(jù)子載波間距的時候，需要讓其兩兩之間間隔相同，這能讓OFMD符號承載數(shù)據(jù)的長度有效提升。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，讓8K技術(shù)的研發(fā)速度能夠加快［4］。

5.2 導(dǎo)頻子載波

通過技術(shù)人員的實踐可以證明，SP導(dǎo)頻子載波的數(shù)量和傳播間隔時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候，間隔時間也會降低，信號傳輸?shù)娜萘烤蜁U大，讓大容量無線傳輸技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)。該結(jié)論極大地促進了電視廣播產(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傳播的質(zhì)量和速度得以提升。

6 結(jié)語

大容量無線傳輸技術(shù)涉及多項關(guān)鍵傳輸技術(shù)，其中最為重要的兩項便是Massive MIMO技術(shù)和OFDM調(diào)制技術(shù)。當(dāng)這兩項技術(shù)成熟時，大容量無線傳輸技術(shù)將會實現(xiàn)飛躍，屆時不僅我國8K超清廣播電視中的部分功能能得以實現(xiàn)，還能夠讓信號傳輸?shù)男Ч麑崿F(xiàn)強化，提高信號傳輸質(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。