基于5G技術在三維電視數據通信中的模型設計

程芳

摘要：多媒體視頻領域的發展方向為三維視頻和數字超高清視頻，這兩類視頻要有快速而又準確的數據傳輸作為基礎，如何在有限的存儲空間和傳輸帶寬基礎上提供高質量的視頻數據成為數字視頻技術新的研究方向。分析了三維電視發展中的數據傳輸問題，闡述了5G通信技術，并將兩者相結合，以能快速且無失真的數據傳送為研究論點，通過模型設計論證5G技術在三維電視通信中能較好地完成所需目標。

關鍵詞：三維視頻;5G技術;模型

中圖分類號：TP3? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）26-0040-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Abstract： The development direction of multimedia video is 3D video and digital ultra HD video. These two types of video should be based on fast and accurate data transmission. How to provide high-quality video data based on limited storage space and transmission bandwidth has become a new research direction of digital video technology. Analyzed the data transmission problem in the development of 3D TV， and expounded the 5G communication technology. And combine the two to make data transmission with fast and distortion-free data. Through the model design， the 5G technology can better accomplish the required goals in 3D TV communication.

Key words： 3D video; 5G technology; model

日本作為3D電視產業發展大國，預計在2030年，實現用戶友好型廣播服務與全新的3D電視服務。我國從2012年1月1號，開通首個3D電視節目，頻道內容主要包括動漫、體育、專題片、影視劇、綜藝等類型的3D電視節目以及重大活動的現場轉播[1]，3D欄目自開播以來困難重重，且收視效率低.近幾年來受4K電視技術的沖擊，3D電視進入瓶頸期。另外3D電視節目需要傳輸的數據比較多，因此就需要研究各地方的信號通道能否承擔的起3D電視節目信號的傳輸。信號傳輸的局限性使得3D電視的信號無法到達某些地區，從而也導致了3D電視的普及度較低，這也是當前我國3D電視節目面對的主要困境。

1 3D電視傳輸原理

3D節目需要高效壓縮，才能滿足存儲空間和網絡帶寬的有限性，減少傳輸時間。中國的3D電視實驗頻道是通過中星6A衛星覆蓋全國大部分地區，采用衛星通道加密傳輸，并在全國各地有線數字電視網絡的基本頻道中傳送。擁有有線數字高清機頂盒和3D電視機的用戶可以收看到立體效果的電視節目。3D電視傳輸基本流程如圖1所示。

2 5G技術及其關鍵技術

2.1 5G技術

5G技術能將數據傳輸速率提高到幾十Gb/s，其峰值速率相比較4G技術將增長數十倍，滿足用戶的負荷量，另外端到端延時5G只需要幾毫秒。隨著5G技術的發展，5G 廣播網絡覆蓋范圍既可以局限于某個特定的區域，也可以擴展到更廣闊的區域，甚至能實現全國范圍的覆蓋。5G技術可以應用到3D、虛擬和增強現實（VR/AR）等媒體和娛樂領域。各代的移動通信特點如表1所示。

2.2 5G的關鍵技術

（1）新型多天線傳輸技術

5G技術天線在設計的過程中結合了LSAS技術[3]，加入了垂直方向的波束，這樣就可以在垂直方向和水平方向都同時放置天線，可以避免傳統天線安裝困難，另外引入有源天線可以避免了干擾，降低了天線之間的干擾。5G天線組成了密集的網絡（更小的蜂窩）來增大它的覆蓋范圍。

（2）高頻傳輸技術

傳統的通信工作頻率是在3GHZ以下，為了能得到更多豐富的頻譜資源以及緩解當下的頻譜壓力，可以使5G在多個頻率上運行。這樣同時也解決了3D電視信號的傳輸時需要更寬的帶寬。

（3）密集網絡技術

隨著移動網絡流量和用戶體驗度不斷地提高，通過加密小區部署來提升空間的利用率，是解決無線系統容量的關鍵。5G超密集組網的站點的方案，有傳統宏站+室分方式漸漸向宏微協同。

（4）設備間直接通信

設備之間直接通信簡稱D2D技術，相鄰的設備之間不需要通過節點，可以直接數據傳輸，能實現機器到機器瞬時通信，這樣就節約能耗，提高效率和數據服務。

縱觀5G的關鍵技術，我們會發現阻礙3D電視的發展主要是帶寬不足以及網絡延遲，而在5G電視的關鍵技術中天線傳輸技術，高頻傳輸技術以及設備間的通信技術中恰恰能解決。這樣就更加確定了5G在3D電視中的運用。

3 當前電視傳輸技術

全電視信號通過電視臺或者是電視轉播車將信號加載到微波信號上，通過電纜傳送到發射塔上，再通過天線將信號傳輸出去，或者電視臺將信號通過衛星中繼傳輸，再通過光纜傳輸，再到各家各戶，如果是數字電視需要通過電視解調器，進行轉換。如圖2所示。

4 5G技術在3D電視中的模型設計

近些年來，人們更加追求新興質量，沉浸式的音視頻效果，如3D、VR/AR等，電視機作為普及度較高的電器，如果把這些音視頻效果能結合到電視上來，大家就不用足不出戶，可以在家觀看。3D電視于是應運而來，但是之前3D電視技術的不成熟以及節目數量的限制，使得3D電視很快進入瓶頸期。5G技術的更新，將會應用于各個領域，包括3D電視的發展將會起到很大的促進作用。

5G是通過多個基站的融合組網，覆蓋一個較大區域，甚至是實現全國范圍的覆蓋。網速比較快，以及傳輸延遲時間非常短，比較適合用于3D電視節目的傳播，用一個3D電視直播作為模型加以說明，如圖3所示。

這里的TV轉播車需要具備一定的功能以全國首輛3D電視轉播車為例它需要的配置有2D/3D同播系統，目前還是以2D為主，3D為輔，3D系統信號格式為Dual link 3G，同時具備1.5G 3D壓縮信號輸出的能力，有3D處理層，2D/3D攝像機，2D/3D兼容切換臺，多個3D工位，全車智能監控系統。TV轉播車轉換成3D電視信號，通過5G基站發射出去，目前3D電視信號采用的是衛星覆蓋或者有線接收的形式通過高清機頂盒接收，具備收看3D功能的電視就可以了。

目前電視機接入網絡以電信為例可以通過一條網線，一頭接入路由器的LAN口，一頭插入電視機的網絡端口，再通過電視機的主界面進行系統設置，電視機會自動識別并獲取路由器分配的TP地址，這樣電視機就可以連入網絡，如果是換成5G網絡，因為它的協議是802.11ac，普通的3D液晶電視可以通過網絡智能盒子接入5G網絡中，因為智能盒子是安卓系統，網絡功能比較豐富。這樣我們就可以將3D電視的數據通過5G技術轉入到用戶的電視機上，就可以解決了3D電視傳播的難題。

5 結語

隨著5G技術的發展及應用，對3D電視傳輸起到強力的保障作用，通過5G技術在三維電視數據通信的模型設計，論證了5G技術在3D電視中有著較好的發展可行性。

參考文獻：

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[2] 李繼龍.5G 廣播技術需求[J].有線電視技術，2018，10：27-30.

[3] 何曉露.5G 無線網絡及關鍵技術[J].電子技術與軟件工程，2018，12：12-14.

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[5] 郝建民.5G 無線通信技術發展跟蹤與分析[J].現代信息科技，2018，12：67-68.

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