通過改良天線實現全高清圖像的無線傳輸

山西省廣播電視局無線管理中心 王麗麗

一、UWB與壓縮技術的結合

所謂的超寬帶UWB擴技術又稱為Wireless HDM，它是一種特高帶寬調制，其處于3.1-10.6GHz頻段內，無線鏈路速率可以高達480Mbps。有相關研究文獻證明，UWB信號的有效傳輸距離不能超出十米以上，所以在個人局域網中比較適用。不過就應用級而言，通常UWB實際可用速度低于100-200Mbps，這樣的速度與傳輸未壓縮1080i所需要1.5Gbps相比，要低很多，而未壓縮的1080p需要3Gbps的速率，就更無從談起了。所以要采用基本的UWB標準，采用多個空間信道、連個多個頻率信道以及通過其它的方法對UWB鏈路的性能做進一步的擴展，才有可以支持未經壓縮的HDTV文件。

不過盡管在傳輸技術方面，UWB有著諸多的限制，不過很多研究人員仍然以WiMedia為基礎，結合經過壓縮或者未壓縮的引擎，來滿足未壓縮視頻的鏈路需求。具體而言，這種方法就是將未經壓縮的HDTV視頻做實時壓縮，再利用UWB鏈路進行傳輸，接下來壓縮過的視頻流會被重新實時解碼，從而輸出端所輸出的文件就是未經壓縮的視頻。這樣就牽扯到圖像壓縮的方法，每個幀均會通過動態JPEG2000進行壓縮，從而視頻的質量會得到大幅提高，延遲也更低，不過其所付出的代價就是壓縮比率。不過這種方案需要非常復雜的算法，因此其系統成本也很高。不過其對于信道錯誤仍然非常敏感，從而可能造成額外錯誤的傳播結果。而且一些高端的投影儀或者HDTV，出現質量退化會造成無法接受壓縮視頻流。

二、5GHz頻段的WHDI技術

圖1 毫米波天線實物圖

WHDI技術是在802.11a的基礎上發展出來的，它是一種無線調制解調器方案，專門用于視頻的傳輸。WHDI在接受到視頻流后，會根據視覺的重要性將其拆分為不同的多個等級。然后這些不同的要素會在無線信道上映射出來。在一般的無線信道中，一些重要性較差的視頻信息很可能會被噪聲破壞，不過通常出現這些位誤碼率的視頻信息對于視頻的質量不會產生太大的影響，所以這些錯誤也就不那么明顯。在WHDI系統中，眼睛與大腦均是其中的一個組成部分，它們可以將LSB上一些細小的錯誤進行平滑處理。WHDI將這種新穎的視頻調制解調器結合另外一種以5GHz免授權頻段操作的多輸入多輸出（MI-MO）OFDM調制解調器。在5GHz免授權頻段內通過40MHz信道，1080P未經壓縮也能進行類似距離的傳輸。因為WHDI無法做實時壓縮，只能做到視頻優先，而系統在硅尺寸方面的復雜性也相對較低，所以可以通過很你的成本來實現無線未壓縮HDTV的傳輸，并且因為不用進行壓縮，所以整體傳輸延遲也不會超過一毫秒。

三、60GHz無線技術

有些公司把天線封裝到芯片中用以降低毫米波通信收發電路的制造成本，而且制造工序也無需增加。這種技術不僅提高了兩倍多的通信距離，而且解決了毫米波通信固有的技術所存在的一些問題，采用60GHz頻帶的毫米波通信不需要高調制度方式就可以獲得超過5Gbps的無線通信速度，這樣就可以實現未經壓縮的全高清視頻文件的傳輸。這種技術措施讓至量需要1.5Gbps的無線HDMI得到進一步的發展。而且在超寬頻帶UWB中也可以應用毫米波通信技術。不過由于世界各國對于頻帶的應用有著非常嚴格的規定，因此要普及UWB并不是一件易事。

圖1為夏普公司研究的喇叭結構天線，它的毫米波入射角幾乎與紅外遙控相同。

圖2 應用于住宅內部的信號發射

圖3 入射角擴大到30度

夏普公司研制該天線的主要目的，是為了實現住宅內部BS/CS/地面數字廣播的信號傳輸，如圖2所示。

因為毫米波的入射角度比較小，而且有較高的直線前進性，所以在住宅內部裝設毫米波天線，要受到較大的安裝位置的限制。這款天線將入射角度擴大后，使得安裝位置的選擇更加自由。原有的透鏡天線在3米信號范圍內入射角在10度左右，而這種喇叭天線的入射角則在30度左右，如圖3所示。

由于用戶對于室內安裝的要求越來越高，所以改入射角的改善也越來越重要。在試制系統中，信號的發射與接收是分開進行的。發射時先將輸入信號轉換為適用的發射頻率，再將這些輸出信號發送出去，其最大功耗可達3.1W。而接收部分會把接收到的信號作出轉換，再輸出至接收設備上。接收部分的平均噪聲系數為4dB，最大功耗只有0.9W。