通过改良天线实现全高清图像的无线传输

山西省广播电视局无线管理中心 王丽丽

一、UWB与压缩技术的结合

所谓的超宽带UWB扩技术又称为Wireless HDM，它是一种特高带宽调制，其处于3.1-10.6GHz频段内，无线链路速率可以高达480Mbps。有相关研究文献证明，UWB信号的有效传输距离不能超出十米以上，所以在个人局域网中比较适用。不过就应用级而言，通常UWB实际可用速度低于100-200Mbps，这样的速度与传输未压缩1080i所需要1.5Gbps相比，要低很多，而未压缩的1080p需要3Gbps的速率，就更无从谈起了。所以要采用基本的UWB标准，采用多个空间信道、连个多个频率信道以及通过其它的方法对UWB链路的性能做进一步的扩展，才有可以支持未经压缩的HDTV文件。

不过尽管在传输技术方面，UWB有着诸多的限制，不过很多研究人员仍然以WiMedia为基础，结合经过压缩或者未压缩的引擎，来满足未压缩视频的链路需求。具体而言，这种方法就是将未经压缩的HDTV视频做实时压缩，再利用UWB链路进行传输，接下来压缩过的视频流会被重新实时解码，从而输出端所输出的文件就是未经压缩的视频。这样就牵扯到图像压缩的方法，每个帧均会通过动态JPEG2000进行压缩，从而视频的质量会得到大幅提高，延迟也更低，不过其所付出的代价就是压缩比率。不过这种方案需要非常复杂的算法，因此其系统成本也很高。不过其对于信道错误仍然非常敏感，从而可能造成额外错误的传播结果。而且一些高端的投影仪或者HDTV，出现质量退化会造成无法接受压缩视频流。

二、5GHz频段的WHDI技术

图1 毫米波天线实物图

WHDI技术是在802.11a的基础上发展出来的，它是一种无线调制解调器方案，专门用于视频的传输。WHDI在接受到视频流后，会根据视觉的重要性将其拆分为不同的多个等级。然后这些不同的要素会在无线信道上映射出来。在一般的无线信道中，一些重要性较差的视频信息很可能会被噪声破坏，不过通常出现这些位误码率的视频信息对于视频的质量不会产生太大的影响，所以这些错误也就不那么明显。在WHDI系统中，眼睛与大脑均是其中的一个组成部分，它们可以将LSB上一些细小的错误进行平滑处理。WHDI将这种新颖的视频调制解调器结合另外一种以5GHz免授权频段操作的多输入多输出（MI-MO）OFDM调制解调器。在5GHz免授权频段内通过40MHz信道，1080P未经压缩也能进行类似距离的传输。因为WHDI无法做实时压缩，只能做到视频优先，而系统在硅尺寸方面的复杂性也相对较低，所以可以通过很你的成本来实现无线未压缩HDTV的传输，并且因为不用进行压缩，所以整体传输延迟也不会超过一毫秒。

三、60GHz无线技术

有些公司把天线封装到芯片中用以降低毫米波通信收发电路的制造成本，而且制造工序也无需增加。这种技术不仅提高了两倍多的通信距离，而且解决了毫米波通信固有的技术所存在的一些问题，采用60GHz频带的毫米波通信不需要高调制度方式就可以获得超过5Gbps的无线通信速度，这样就可以实现未经压缩的全高清视频文件的传输。这种技术措施让至量需要1.5Gbps的无线HDMI得到进一步的发展。而且在超宽频带UWB中也可以应用毫米波通信技术。不过由于世界各国对于频带的应用有着非常严格的规定，因此要普及UWB并不是一件易事。

图1为夏普公司研究的喇叭结构天线，它的毫米波入射角几乎与红外遥控相同。

图2 应用于住宅内部的信号发射

图3 入射角扩大到30度

夏普公司研制该天线的主要目的，是为了实现住宅内部BS/CS/地面数字广播的信号传输，如图2所示。

因为毫米波的入射角度比较小，而且有较高的直线前进性，所以在住宅内部装设毫米波天线，要受到较大的安装位置的限制。这款天线将入射角度扩大后，使得安装位置的选择更加自由。原有的透镜天线在3米信号范围内入射角在10度左右，而这种喇叭天线的入射角则在30度左右，如图3所示。

由于用户对于室内安装的要求越来越高，所以改入射角的改善也越来越重要。在试制系统中，信号的发射与接收是分开进行的。发射时先将输入信号转换为适用的发射频率，再将这些输出信号发送出去，其最大功耗可达3.1W。而接收部分会把接收到的信号作出转换，再输出至接收设备上。接收部分的平均噪声系数为4dB，最大功耗只有0.9W。