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不壓縮無線HD

2014-08-12 韋斯•辛普森 傳播與制作


  把1.5Gb/s HD信號從一地傳輸到另一地長期以來一直是有線系統的專屬領地。這些系統可能是基帶有線系統(如同軸電纜)、光纖系統或高速(10Gb/s)以太網系統。但直到最近在無線連接上傳輸這些高速信號尚不可行。現在,正在出現一些有處理這些巨大碼流的帶寬容量的新技術。

COFDM

  長期以來廣播機構在體育比賽及其它攝像機移動性很重要的活動場合使用專用微波系統傳輸視頻信號。這些系統往往采用編碼正交頻分復用(COFDM),通常使用在每個地點經過協調的特許頻率以避免不同用戶之間的干擾。盡管這些系統具有直接HD視頻輸入和輸出,但無線電訊道碼率并沒有大到足以支持不壓縮的HD。因此,這些系統借助于運用MPEG-2和H.264壓縮,控制信號在無線碼流的碼率范圍內。

60GHZ

  一種為不壓縮HD信號獲得足夠的RF帶寬的方式是使用限制較少且無需許可的頻帶,如在60GHz頻帶內。至少有一家公司(例如VidOvation)已經研發了一種用于傳輸來自冰球比賽球門后得分區攝像機的1.5Gb/s視頻的60GHz無線鏈路。在此應用中,信號單向傳輸,接收機可安裝在冰球場上頂棚擱柵。采用窄波束寬度(不到5 º)的天線有兩個原因:在該天線指向的方向得到更高的增益,降低干擾源在接收機的波束圖內的幾率。

不壓縮無線HD

VidOvation Goalcam使用一個60GHz無線鏈路傳送來自球門后得分區攝像機的1.5Gb/s視頻。

MIMO

  多輸入多輸出(MIMO)無線電技術對高數據率應用向前邁進了一大步。MIMO系統對無線電訊道使用多個輸入(即多臺各自饋電一面發射天線的RF發射機)和多個輸出(即多面各自饋電一臺RF接收機的接收天線)。接收機部分先進的數字信號處理技術允許不同的無線電信號(它們都共用同一RF訊道頻率)分隔開,因此每個輸入碼流都可用“空間分集”解碼。在部署MIMO系統時,如“2x2”或“4x4“這樣的表示法被用于指示系統內所用的RF發射機和RF接收機的數目,其中每個發射機或接收機都連接到一面獨立的天線。

  當前一項數字傳輸系統非常高效地使用MIMO技術。LTE(長期演進,常被稱為4G)手機系統可能使用MIMO布置;事實上,許多LTE基站用MIMO技術提高吞吐量,降低覆蓋間隙。WiFi標準802.11n(工作于2.4GHz頻帶)支持最多4x4 MIMO,理論信道碼流達到600Mb/s。這樣的一種鏈路上實際的數據吞吐率可能低得多,原因是包開銷、幀間隙、允許半雙工工作要求、RF訊道環境內的缺陷(筆記本電腦和微波爐導致)。

802.11AC

不壓縮無線HD

IEEE的802.11無線協議的速度對比

  IEEE正在完成非常流行的802.11家族中一個新標準的工作,此家族已經包括了WiFi和802.11n協議(圖1)。新標準802.11ac使用5-5.8GHz范圍的信號,而802.11a及其它系統目前工作于無需許可的頻率。這有好有壞,好處是無需來自聯邦通信委員會(FCC)的的許可證,壞處則是采用該新標準的產品一上市,使用此頻率的設備數將可能激增。

  802.11ac的最大好處是大幅增加能在一個無線訊道上傳輸的碼率——理論訊道碼率高達6.93Gb/s。這個速度將需要使用8面(空間分集)發射天線、8面(分集)接收天線、256QAM調制和一個160MHz無線訊道,其中在5GHz頻帶內只有兩個。在現實應用中,實際吞吐率將低得多,但此技術在有些時候在一些應用中仍應能傳輸不壓縮HD信號,特別是在發射機和接收機彼此很靠近而其它RF干擾很小的情況下。

未來展望

  當前對一些專門應用,采用60GHz技術在1.5Gb/s能夠無線傳輸不壓縮HD視頻。當之處如802.11ac這樣的新標準的產品上市時,將至少在理論上可以用5GHz無線傳輸不壓縮HD。一旦芯片組有供應,期待廠家推出通用(即筆記本電腦和平板電腦)和視頻專用的設備。
 

VidOvation 無線 HD

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