供應(yīng)商與瞄準(zhǔn)住宅起居室無線連接的技術(shù)公司的結(jié)盟,消費(fèi)電子行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)大戰(zhàn)正在愈演愈烈。消費(fèi)者強(qiáng)烈要求取消與機(jī)頂盒之間的連線,但是無線連接在與HDMI等量齊觀之前還存在若干技術(shù)障礙。
更高的數(shù)據(jù)傳輸速度、更小的延遲和穩(wěn)定的視頻傳輸,一直都是產(chǎn)品開發(fā)中存在的瓶頸,不過目前推出的幾種新興標(biāo)準(zhǔn)有望推動(dòng)無線高清技術(shù)的發(fā)展。這些據(jù)稱能滿足HD傳輸龐大需求的解決方案,預(yù)期在2010到2011年間將在A/V設(shè)備中大展拳腳。
由于起居室里的各種插件設(shè)備日益增多,利用無線技術(shù)連接HDTV和A/V設(shè)備的概念正在逐漸流行。而隨著平板顯示屏的面市,越來越多的消費(fèi)者開始把電視機(jī)安裝在墻上,他們不希望電視‘懸浮’在墻上的感覺被線纜破壞掉。
“用戶對(duì)無線連接的需求在不斷增長(zhǎng),因?yàn)檫@樣做可以讓房間看起來簡(jiǎn)潔清爽。”日立消費(fèi)業(yè)務(wù)集團(tuán)通信及法律部總經(jīng)理Shuichi Tago表示。
隨著制造商紛紛致力于開發(fā)更薄的平板顯示屏,將調(diào)諧器和顯示屏分離開來的電視設(shè)計(jì)將推動(dòng)需求進(jìn)一步增長(zhǎng)。現(xiàn)在,市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了一些基于這種概念的HDTV產(chǎn)品。日立和夏普研發(fā)的薄至英寸的高端電視機(jī),就配有可選的外部無線連接適配器。集成無線連接功能的A/V設(shè)備也有望于明年面市。
不過,無線高清連接可能無法如有些人所希望的那樣快速滲透消費(fèi)類市場(chǎng),因?yàn)槟壳叭N相互競(jìng)爭(zhēng)的系統(tǒng)互不兼容:使用60GHz傳輸?shù)腤irelessHD；使用5GHz的無線高清接口(WHDI)；以及使用4.2-4.8 GHz頻段的UWB。這三種格式都聲稱已解決了住宅環(huán)境對(duì)無線A/V互連的三大要求:高數(shù)據(jù)傳輸率,短延時(shí)和高質(zhì)量圖像。
傳輸未經(jīng)壓縮的8位彩色、60幀/秒、720p分辨率的視頻需要速率,1080i需要1.5 Gbps,而1080p則需要3Gbps。而傳輸壓縮后的視頻至少也需要80Mbps。
延時(shí)是首要考慮的問題,因?yàn)橄M(fèi)者希望利用遙控器能夠在100毫秒內(nèi)切換HDTV頻道。游戲玩家尤其需要快捷的響應(yīng),盡可能減小信號(hào)從輸入到屏幕顯示之間的延時(shí)對(duì)游戲而言至關(guān)重要。任何為了便利性而在延時(shí)方面所做的折衷在游戲領(lǐng)域都絕對(duì)不能被接受。
此外,還必須保證穩(wěn)定的圖像質(zhì)量。這在家庭環(huán)境中頗具挑戰(zhàn)性,因?yàn)樵诩彝ブ?各種組配件越來越傾向于通過櫥柜和墻體與電視進(jìn)行分離。現(xiàn)在的用戶提倡居室美觀,他們希望音/視頻設(shè)備能夠成為房間裝飾的一部分,對(duì)沒有線纜連接的需求正是這一總體趨勢(shì)的體現(xiàn)。如何確保信號(hào)能夠順利通過這些障礙物是技術(shù)的關(guān)鍵所在。
F1: 面向A/V設(shè)備的無線傳輸協(xié)議比較(假設(shè)這些協(xié)議所提供的圖像質(zhì)量與使用HDMI線纜相當(dāng))
WirelessHD使用60GHz的寬頻帶,因此其數(shù)據(jù)傳輸速度高達(dá)4Gbps。這種格式受到了SiBeam、英特爾、LG、松下、NEC、三星、索尼和東芝等領(lǐng)先技術(shù)開發(fā)商的支持。根據(jù)報(bào)告,由以色列Amimon公司開發(fā)的WHDI,其數(shù)據(jù)率可高達(dá)3Gbps。
這樣的數(shù)據(jù)傳輸率與基于HDMI 1.2的有線連接吞吐量大致相當(dāng),后者大約為。這一速度足夠傳輸1080p的未壓縮HD圖像。
另一方面,UWB格式的數(shù)據(jù)率據(jù)稱可達(dá)480Mbps,在傳輸HD視頻圖像時(shí)主要靠壓縮和擴(kuò)展。
消費(fèi)類市場(chǎng)目前尚未在單一標(biāo)準(zhǔn)或統(tǒng)一無線HD格式方面達(dá)成共識(shí),各種候選方案都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)。例如,WirelessHD需要很高的IC制造成本,而且在操作范圍方面存在潛在問題。
一般而言,傳輸信號(hào)直線傳輸?shù)哪芰﹄S著頻率的升高而增強(qiáng)。但是,當(dāng)信號(hào)遇到障礙,比如孩子或家里的寵物檔在電視前面,信號(hào)的穩(wěn)定性就會(huì)下降。因此,業(yè)界有人質(zhì)疑在家庭設(shè)備中進(jìn)行穩(wěn)定的傳輸是否可行。
Amimon聲稱已在5GHz下成功獲得WHDI格式3Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速度,但沒有披露其方案的具體細(xì)節(jié),有人猜測(cè)其數(shù)據(jù)可能是壓縮的或“部分”省略的。
關(guān)于UWB的問題主要集中在因數(shù)據(jù)壓縮和解壓造成的圖像質(zhì)量下降和延時(shí)增加兩方面。
不論存在怎樣的技術(shù)挑戰(zhàn),預(yù)計(jì)這三種互不兼容的格式今后都將各自發(fā)展。隨著嵌入了不兼容無線連接技術(shù)的A/V系統(tǒng)逐漸普及,消費(fèi)者將會(huì)為不同設(shè)備間的連接倍感頭痛。HD-DVD和藍(lán)光光盤的混戰(zhàn)就是競(jìng)爭(zhēng)格式阻礙技術(shù)進(jìn)步的一大佐證。同樣地,無線HD連接也可能因標(biāo)準(zhǔn)問題而擱淺。但另一方面,供應(yīng)商之間白熱化的競(jìng)爭(zhēng)可能催生出一個(gè)事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。
F2:不同HD圖像格式所要求的傳輸速度
走進(jìn)WirelessHD
WirelessHD使用60GHz頻段來獲得數(shù)千兆的數(shù)據(jù)率,目前最高達(dá)4GHz。60GHz頻段屬于IEEE定義的30-300GHz中的極高頻段。除現(xiàn)有供應(yīng)商SiBeam之外,針對(duì)WirelessHD的60GHz兼容IC已引起NEC等多家公司的關(guān)注。SiBeam的器件據(jù)稱可降低制造成本和能耗。據(jù)該公司表示,隨著效率提高,IC成本還有望進(jìn)一步降低。
WirelessHD采用兩個(gè)信道解決了高頻段信號(hào)的穩(wěn)定性問題。高速率物理層(HRP)以高數(shù)據(jù)率傳輸HD圖像,而低速率物理層(LRP)主要處理發(fā)射器和接收器之間的控制信號(hào)。
LRP信道控制天線的方向性,確保HRP信道的信噪比始終最大化。如果信號(hào)遇到干擾,這個(gè)系統(tǒng)會(huì)利用相控陣波束賦形技術(shù)實(shí)時(shí)改變傳輸信號(hào)的方向性,保證受阻信號(hào)到達(dá)HD圖像數(shù)據(jù)接收器。“這樣一來,對(duì)住宅應(yīng)用來說就沒有問題了。”WirelessHD聯(lián)盟主席John Marshall稱。
在今年初的消費(fèi)電子展會(huì)上,松下和東芝都展出了WirelessHD系統(tǒng),演示了傳輸路徑上存在障礙時(shí)圖像數(shù)據(jù)仍然穩(wěn)定傳輸?shù)哪芰Α！斑@些演示具有重大意義。”WirelessHD聯(lián)盟董事會(huì)成員兼NEC設(shè)備平臺(tái)研發(fā)中心研發(fā)總監(jiān) Muneo Fukaishi表示。
WirelessHD還面臨著一個(gè)測(cè)試問題,即安全連接性測(cè)試。從今年夏天開始,WirelessHD聯(lián)盟將著手進(jìn)行該協(xié)議的協(xié)議認(rèn)證和互連性測(cè)試。
對(duì)WirelessHD而言,隨著更多芯片供應(yīng)商簽約加盟,IC成本可能下降。東芝、日立、富士通和夏普已開始這方面的研發(fā)工作,但沒有披露細(xì)節(jié)。
NEC也在逐漸增加WirelessHD的半導(dǎo)體研發(fā)力度。“我們將在2010年推出芯片,并在依此安排研發(fā)計(jì)劃進(jìn)度。”Fukaishi提到。NEC一直在利用一種CMOS制造工藝開發(fā)RF IC收發(fā)器,它打算構(gòu)建一種兼容WirelessHD協(xié)議的基帶/MAC層嵌入式數(shù)字IC。
WHDI的優(yōu)勢(shì)
WHDI協(xié)議也能夠傳輸未壓縮的1080p HD圖像。據(jù)開發(fā)商Amimon公司高級(jí)經(jīng)理Naoki Matsuda稱,在5GHz利用40MHz帶寬,WHDI的數(shù)據(jù)傳輸速度最大可達(dá)3Gbps。
該公司沒有透露具體的技術(shù)細(xì)節(jié),但它計(jì)劃建立一個(gè)WHDI聯(lián)盟,并考慮對(duì)聯(lián)盟成員公司披露部分細(xì)節(jié)。該聯(lián)盟預(yù)計(jì)在8、9月份啟動(dòng),據(jù)報(bào)導(dǎo),對(duì)之感興趣的企業(yè)包括幾家日本公司、兩家南韓公司,以及至少一家美國(guó)的設(shè)備制造商。
一旦該聯(lián)盟成立,并提供技術(shù)數(shù)據(jù),那么其它銷售商就能夠開發(fā)相關(guān)芯片組。不過,迄今為止,還只有Amimon一家在銷售WHDI兼容型芯片組。該公司最近確認(rèn),夏普在三月份發(fā)布的無線器件就選用了其產(chǎn)品。
到夏季,將有幾款采用了WHDI協(xié)議的A/V產(chǎn)品在日本面市。Funai公司計(jì)劃在2009年推出整合Amimon第二代基帶/MAC層IC的設(shè)備。
相比 協(xié)議,WHDI的 3Gbps數(shù)據(jù)率相當(dāng)高,雖然它們使用幾乎一樣的頻率帶寬,但后者的最大發(fā)射數(shù)據(jù)率為僅為54Mbps。
Amimon的Matsuda表示:“利用WHDI,信號(hào)不需要被壓縮或省略。”他還補(bǔ)充道,這樣的速度是通過把4x5 MIMO技術(shù)與Amimon的原始調(diào)制方案相結(jié)合而實(shí)現(xiàn)的。
多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)一般可提高數(shù)據(jù)傳輸速度和穩(wěn)定性,但MIMO本身無法產(chǎn)生3Gbps的數(shù)據(jù)率。對(duì)此,Amimon采用了一種被稱為信源-信道聯(lián)合編碼(JSCC)的現(xiàn)有信號(hào)處理技術(shù)。JSCC針對(duì)圖像數(shù)據(jù)應(yīng)用了增強(qiáng)型誤差校正技術(shù),圖像數(shù)據(jù)中的誤差很容易被人眼所識(shí)別,誤差不可識(shí)別意味著無誤差校正,這個(gè)過程被稱為不可辨識(shí)的位容錯(cuò)無線通信協(xié)議。Amimon整合了JSCC和它自己的單級(jí)調(diào)制方案。
WHDI沒有像WirelessHD那樣保證數(shù)據(jù)的完整傳輸。“但我們的演示表明,利用HDMI電纜的HD圖像質(zhì)量和利用WHDI發(fā)射的圖像之間沒有差別。”Matsuda稱。
UWB最早投產(chǎn)
在所有這些連接A/V設(shè)備的競(jìng)爭(zhēng)性無線協(xié)議中,UWB是最早投產(chǎn)的。日立在去年12月就發(fā)布了一款配備UWB的HDTV。這款薄型電視機(jī)的顯示屏和調(diào)諧器是分開的,通過一個(gè)基于Tzero Technology公司UWB兼容芯片組的外接無線設(shè)備進(jìn)行連接。
“諸如技術(shù)確定和低成本芯片供貨等因素是我們的量產(chǎn)優(yōu)勢(shì)。”Tzero CEO Rajeev Krishnamoorthy表示。
日立對(duì)此表示贊同。“隨著無線設(shè)備量產(chǎn)進(jìn)入日程,我們推斷,UWB協(xié)議從總體角度來看是最適合的。”日立消費(fèi)電子研發(fā)中心高級(jí)研究員Masaki Noda表示。
UWB協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸率為480Mbps,這意味著HD圖像必需經(jīng)過壓縮才能進(jìn)行傳輸。這造成了UWB的主要缺點(diǎn):因編碼和解碼導(dǎo)致質(zhì)量可能下降。
日立通過圖像處理技術(shù)解決了這個(gè)問題:對(duì)于無線連接,日立的設(shè)計(jì)使用了比目前信號(hào)通過HDMI傳送時(shí)所用的更為先進(jìn)的3-D降噪和邊緣增強(qiáng)技術(shù)。人眼無法感覺到圖像質(zhì)量的差異,日立消費(fèi)業(yè)務(wù)集團(tuán)平板顯示部門總經(jīng)理Takaaki Matono提到。
日立指出,量產(chǎn)的最大障礙是遙控命令和圖像切換之間的延時(shí)。UWB使用HDMI協(xié)議中定義的消費(fèi)電子控制(CEC)功能來交換設(shè)備控制信號(hào),而這種交換造成遙控器命令發(fā)送和電視機(jī)響應(yīng)之間的延時(shí)。日立優(yōu)先考慮控制信號(hào),以便減少用戶使用遙控器的延時(shí)感覺。
在游戲世界,玩家和電視屏幕之間哪怕一點(diǎn)點(diǎn)微小的滯后都可能有礙于使用。為解決這一問題,Tzero Technologies公司的UWB協(xié)議采用了Ultra MIMO技術(shù),據(jù)稱可大幅提高無線連接可靠性、降低數(shù)據(jù)包錯(cuò)誤率(PER)。
作者:Shinko Maekawa
作者Shinko Maekawa是EE Times Japan的編輯,本文的附加報(bào)導(dǎo)作者Rebecca Day為紐約的自由撰稿人。
