余明火（深圳創維-RGB電子有限公司研發總部，廣東?深圳?518108）

　　摘?要：本文對5G技術以及超高清電視發展進行了簡單的介紹，綜合考慮行業趨勢及技術特點后，設計了一套基于5G模塊的8K超高清電視。

　　關鍵詞：5G模塊；8K電視；低延時

　　作者簡介

　　余明火(1985-)，男，碩士，主要研究方向：智能電視、超高清電視、5G 8K電視，激光微投產品等；

　　0 引言

　　當前受移動網絡資費及技術的影響，在目前所有電視方案中，網絡資源的傳輸都是以家庭寬帶路由器等方式進行傳輸。但隨著運營商對國家關于網絡降速政策的落實，移動網絡在資費和速率上均變現出了明顯的優勢，特別是在沒有有線寬帶到戶的小區和用戶，對移動網路內置電視機也有一定的需求。從消費升級方面來看，在固定的可視距離，更大尺寸匹配更高的分辨率，會帶來用戶臨場感大幅提升、用戶處于畫面之中臨場感、真實感劇增。8K顯示圖像清晰細膩、逼真臨場感強，符合消費升級需求 ^[1] 。政策方面，近年來國家對5G技術、8K技術發展大力支持，設計一套內置移動模塊特別是5G模塊的8K電視，不僅能給用戶帶來便利，順應國家關于超高清政策的方向，而且5G在帶寬，延時等方面也符合8K電視對網絡傳輸的要求（據悉，在100MHz帶寬下5G可實現10 Gbit/s峰值速率，200 MHz帶寬實現20Gbps的峰值速率） ^[2] ，提升用戶體驗。

　　1 實現原理

　　1.1 硬件實現

　　內置5G移動模塊系統的8K電視系統 ^[3] ，系統主要由電視機內部5G模塊，外圍電路，TV模塊，顯示屏，WIFI藍牙模組組成。其中5G模塊包括5G模組，以及跟5G模組連接的SIM卡接口，機內5G天線組成；TV模塊包括視頻識別單元，8K解碼單元，4K解碼單元，音頻處理單元，內核處理單元，OSD視頻合成單元組成；屏幕為8K 60 Hz顯示屏，或者8K 120 Hz顯示屏，當為120 Hz顯示屏時，TV模塊還包括FRC倍頻模塊單元。

　　SIM卡接口主要移動網絡身份信息認證卡的插入接口，機內5G模組則對5G信號進行解析，并將相關音視頻信息通過特定的高速接口傳輸給TV模塊，高速接口可以為USB3.0,USB3.1或PCIE接口。

　　如圖一為實例應用圖 ^[4] ，其中5G模塊的模組部分采用移遠通信公司的5G、 RG500Q模塊。TV部分采用MTK的8K芯片MT9550，TV部分除了有跟5G模組通信的高速USB接口外，還設計HDMI2.1輸入接口，USB3.0接口，滿足整機對8K信號的輸入要求。同時，5G模組跟TV部分還有狀態反饋，控制等信號，其中DISABLE、AP_STATUS、MODULE_STATUS等信號，DISABLE為TV模塊控制設置5G模組飛行模式狀態控制腳，當DISABLE設置為低電平時，5G模組進入飛行模式，DISABLE設置為高電平時，5G模組正常工作，MODULE_STATUS為5G模組狀態反饋腳，以向TV主控端反饋當前模組所處的狀態，AP_STATUS為TV主控端向5G模組反饋的狀態，反饋TV端當前對網絡請求和用戶端所處的狀態。其中5G模組跟TV端高速接口采用USB3.0，機內5G模組對機內5G天線模塊接收到的頻段內音視頻（或圖像、視頻）信息進行解析，并將解析后的視頻（或圖像、視頻）通過高速傳輸接口進行傳輸，傳輸的信號主要有8K@30/60Hz,4K@30/60Hz,FHD@120Hz。

　　TV處理模塊中，包含有8K視頻（圖像）處理單元，4K視頻（圖像）處理單元，音頻處理單元，視頻OSD混合單元等。TV模塊中的視頻識別單元，識別視頻信號是8K視頻信號還是非8K視頻信號，對8K視頻信號，分配給8K解碼單元進行解碼，如果為非8K視頻信號，則分配給4K解碼單元進行解碼，同時分解音視頻信號中的音頻信號，將音頻信號分配給音頻處理單元DSP處理。內核處理單元負責協調控制處理TV模塊中各單元的協同工作，OSD視頻合成單元組成，對8K解碼單元或者4K解碼單元解碼并進行圖像提升后的圖像，在上層疊加OSD層后,傳輸給顯示屏顯示。

　　在系統中，跟TV模塊連接的還有Wi-Fi模塊，Wi-Fi模塊除了可以接受周圍環境的無線網絡外，還可作為熱點，代替家庭路由器。當為熱點時，家庭中的無線終端可通過電視進行上網。

　　1.2 軟件流程

　　本系統是基于Android系統進行開發，以下對系統主要軟件流程進行說明，5G模塊工作流程如下：系統上電后，進行初始化，TV端控制啟動5G模組，5G模組獲取TV端指令，判斷是否需要進入飛行模式，如果不需要進入飛行模式，則啟動網絡，等待TV端數據收發指令，進行數據的上傳和下載；如果需要進入飛行模式，則進入飛行模式，隨后檢測是否需要退出飛行模式，如果不需要，則保持飛行模式，并繼續檢測，如果需要退出飛行模式，則啟動網絡，等待TV端數據收發指令，進行數據的上傳和下載。

　　TV端工作流程如下：系統上電后，進行初始化，隨后讀取用戶狀態，判斷是否需要進入飛行模式，如果不需要進入飛行模式，則保持讀取狀態，如果需要進入飛行模式，則向5G模組發送進入飛行模式指令，并獲取5G模組狀態，判斷是否需要退出飛行模式，如果不需要，返回讀取用戶狀態，如果需要，則向5G模組發送退出飛行模式指令，隨后獲取5G模組狀態，確認退出飛行模式后，進行數據的傳輸，上傳和下載。

　　2 關鍵技術研究

　　本系統設計的是一款8K超高清電視，從人眼所能感知的畫面質感，8K電視基本上在75寸以上才能感覺到8K產品的優勢。結合消費實際和產業情況，8K電視基本上在65寸以上為主。此系統將面向AIOT的，8K超高清智能電視為AIOT的家庭大屏控制終端 ^[5] 。根據不同場景的特點，提供多種場景解決方案，對場景中的各種設備實現智能控制。需解決研究的關鍵技術主要:

　　2.1 面向AIOT應用的5G 8K電視的可擴展平臺技術

　　為面向AIOT，提高產品生命周期和產品競爭力，面向AIOT應用的5G 8K電視需要滿足多種業務和應用的需求（如5G信號接收、8K AIOT控制大屏等），同時需要適用各種應用和融合各種技術，必須具有可擴展性。包括軟硬件等標準化開發接口以滿足滿足AIOT應用的5G 8K超高清智能電視新業務應用。在硬件支持的前提下，平臺基本保持Android系統架構，增加了TV部分，集成了相關應用，包括蜂窩網應用，應用商城，AIOT應用，互聯網應用等，可自由擴展和更新各種應用功能。

　　2.2 8K超高清片源解碼技術

　　目前行業比較成熟的超高清解碼方案為4K解碼，主要格式有4K@30Hz、4K@60Hz;因此需要研究8K超高清片源的解碼技術，基于8K超高清解碼設計整套的8K電視解決方案，包括超高清圖像分割合成及精確重現技術，分辨率轉化及幀率轉換技術（2K轉8K、4K轉8K）。為提高非8K等片源的畫質顯示效果，本項目還提供系統性的畫質提升方案及相關算法，提升電視的視覺體驗。

　　2.3 5G在8K電視應用技術

　　8K電視對帶寬有更高的需求、5G技術具有低延時，高帶寬，多連接、穩定性強等特性。為了滿足8K電視以及AIOT的需求，本項目將研究5G關鍵技術在8K超高清智能電視應用技術的研究，包括5G模塊機內集成的研究，8K超高清AIOT大屏終端的研究，提供全套的AIOT場景解決方案。

　　2.4 8K超高清顯示技術

　　8K顯示屏為新一代超高清顯示屏技術，8K顯示屏在像素上為4K顯示屏的4倍，對顯示等有著更高的要求，本項目將研究8K超高清顯示技術，包括數據傳輸接口、高功率電源，高像素的畫質研究等。

　　2.5 AIOT應用技術研究

　　本項目是面向AIOT的，項目中的8K超高清智能電視為AIOT的家庭大屏控制終端，AIOT應用技術研究也為本項目要研究的重要技術之一。項目中的8K超高清智能電視根據不同場景的特點，提供多種場景解決方案，對場景中的各種設備實現智能控制。

　　3 結論

　　5G技術低延時、高帶寬的特點，使得終端跟云端有更多資源在短時間內進行傳輸，8K電視而言，首先要滿足的是視頻資源的傳輸，而在人工智能時代，5G技術在8K電視的應用，可以進一步推動8K電視的智能化，實現大運算力的云端處理，如AI畫質，AI場景構建等。5G模組移動模塊內置電視，也可以電視機也為家庭的網絡路由端，替代了家庭路由器，進一步提升了用戶對電視的粘度。同時對促進超高清產業發展具有極其重要的意義。

　　參考文獻

　　[1] 劉寧. 8K超高清電視發展現狀和發展趨勢[J]. 現代電視技術,2018, 204(06):(112-115)+132.

　　[2] 李印鵬. 淺談面向5G的無線通信系統關鍵技術[J]. 中國新通信,2018, 20(08):36.

　　[3] 徐遙令. 一種8K超高清電視系統設計方案[J],電子產品世界,2018,25(6):35-37.

　　[4] 余明火. 5G電視、基于5G電視的視頻播放方法及可讀存儲介質:中國, 201910468132.X[P].2019-5-29.

　　[5] 蘇亮.創維SwaiotTM開啟大屏AIoT時代,三屏Q80系列電視震撼面世.家用電器,2019(05).

　　本文來源于科技期刊《電子產品世界》2019年第12期第41頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。