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迎接大屏幕时代，无线高清技术是否做好准备？ |
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| http://cn.newmaker.com
7/21/2008 11:07:00 AM
EE Times Japan
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随着音/视频供应商与瞄准住宅起居室无线连接的技术公司的结盟，消费电子行业的标准大战正在愈演愈烈。消费者强烈要求取消与机顶盒之间的连线，但是无线连接在与HDMI等量齐观之前还存在若干技术障碍。
更高的数据传输速度、更小的延迟和稳定的视频传输，一直都是产品开发中存在的瓶颈，不过目前推出的几种新兴标准有望推动无线高清技术的发展。这些据称能满足HD传输庞大需求的解决方案，预期在2010到2011年间将在A/V设备中大展拳脚。
由于起居室里的各种插件设备日益增多，利用无线技术连接HDTV和A/V设备的概念正在逐渐流行。而随着平板显示屏的面市，越来越多的消费者开始把电视机安装在墙上，他们不希望电视‘悬浮’在墙上的感觉被线缆破坏掉。
“用户对无线连接的需求在不断增长，因为这样做可以让房间看起来简洁清爽。”日立消费业务集团通信及法律部总经理Shuichi Tago表示。
随着制造商纷纷致力于开发更薄的平板显示屏，将调谐器和显示屏分离开来的电视设计将推动需求进一步增长。现在，市场上已经出现了一些基于这种概念的HDTV产品。日立和夏普研发的薄至1.37英寸的高端电视机，就配有可选的外部无线连接适配器。集成无线连接功能的A/V设备也有望于明年面市。
不过，无线高清连接可能无法如有些人所希望的那样快速渗透消费类市场，因为目前三种相互竞争的系统互不兼容：使用60GHz传输的WirelessHD；使用5GHz的无线高清接口(WHDI)；以及使用4.2-4.8 GHz频段的UWB。这三种格式都声称已解决了住宅环境对无线A/V互连的三大要求：高数据传输率，短延时和高质量图像。
传输未经压缩的8位彩色、60帧/秒、720p分辨率的视频需要1.4Gbps速率，1080i需要1.5 Gbps，而1080p则需要3Gbps。而传输压缩后的视频至少也需要80Mbps。
延时是首要考虑的问题，因为消费者希望利用遥控器能够在100毫秒内切换HDTV频道。游戏玩家尤其需要快捷的响应，尽可能减小信号从输入到屏幕显示之间的延时对游戏而言至关重要。任何为了便利性而在延时方面所做的折衷在游戏领域都绝对不能被接受。
此外，还必须保证稳定的图像质量。这在家庭环境中颇具挑战性，因为在家庭中，各种组配件越来越倾向于通过橱柜和墙体与电视进行分离。现在的用户提倡居室美观，他们希望音/视频设备能够成为房间装饰的一部分，对没有线缆连接的需求正是这一总体趋势的体现。如何确保信号能够顺利通过这些障碍物是技术的关键所在。
F1: 面向A/V设备的无线传输协议比较(假设这些协议所提供的图像质量与使用HDMI线缆相当)
WirelessHD使用60GHz的宽频带，因此其数据传输速度高达4Gbps。这种格式受到了SiBeam、英特尔、LG、松下、NEC、三星、索尼和东芝等领先技术开发商的支持。根据报告，由以色列Amimon公司开发的WHDI，其数据率可高达3Gbps。
这样的数据传输率与基于HDMI 1.2的有线连接吞吐量大致相当，后者大约为4.95Gbps。这一速度足够传输1080p的未压缩HD图像。
另一方面，UWB格式的数据率据称可达480Mbps，在传输HD视频图像时主要靠压缩和扩展。
消费类市场目前尚未在单一标准或统一无线HD格式方面达成共识，各种候选方案都有自己的优缺点。例如，WirelessHD需要很高的IC制造成本，而且在操作范围方面存在潜在问题。
一般而言，传输信号直线传输的能力随着频率的升高而增强。但是，当信号遇到障碍，比如孩子或家里的宠物档在电视前面，信号的稳定性就会下降。因此，业界有人质疑在家庭设备中进行稳定的传输是否可行。
Amimon声称已在5GHz下成功获得WHDI格式3Gbps的数据传输速度，但没有披露其方案的具体细节，有人猜测其数据可能是压缩的或“部分”省略的。
关于UWB的问题主要集中在因数据压缩和解压造成的图像质量下降和延时增加两方面。
不论存在怎样的技术挑战，预计这三种互不兼容的格式今后都将各自发展。随着嵌入了不兼容无线连接技术的A/V系统逐渐普及，消费者将会为不同设备间的连接倍感头痛。HD-DVD和蓝光光盘的混战就是竞争格式阻碍技术进步的一大佐证。同样地，无线HD连接也可能因标准问题而搁浅。但另一方面，供应商之间白热化的竞争可能催生出一个事实标准。
F2：不同HD图像格式所要求的传输速度
走进WirelessHD
WirelessHD使用60GHz频段来获得数千兆的数据率，目前最高达4GHz。60GHz频段属于IEEE定义的30-300GHz中的极高频段。除现有供应商SiBeam之外，针对WirelessHD的60GHz兼容IC已引起NEC等多家公司的关注。SiBeam的器件据称可降低制造成本和能耗。据该公司表示，随着效率提高，IC成本还有望进一步降低。
WirelessHD采用两个信道解决了高频段信号的稳定性问题。高速率物理层(HRP)以高数据率传输HD图像，而低速率物理层(LRP)主要处理发射器和接收器之间的控制信号。
LRP信道控制天线的方向性，确保HRP信道的信噪比始终最大化。如果信号遇到干扰，这个系统会利用相控阵波束赋形技术实时改变传输信号的方向性，保证受阻信号到达HD图像数据接收器。“这样一来，对住宅应用来说就没有问题了。”WirelessHD联盟主席John Marshall称。
在今年初的消费电子展会上，松下和东芝都展出了WirelessHD系统，演示了传输路径上存在障碍时图像数据仍然稳定传输的能力。“这些演示具有重大意义。”WirelessHD联盟董事会成员兼NEC设备平台研发中心研发总监 Muneo Fukaishi表示。
WirelessHD还面临着一个测试问题，即安全连接性测试。从今年夏天开始，WirelessHD联盟将着手进行该协议的协议认证和互连性测试。
对WirelessHD而言，随着更多芯片供应商签约加盟，IC成本可能下降。东芝、日立、富士通和夏普已开始这方面的研发工作，但没有披露细节。
NEC也在逐渐增加WirelessHD的半导体研发力度。“我们将在2010年推出芯片，并在依此安排研发计划进度。”Fukaishi提到。NEC一直在利用一种CMOS制造工艺开发RF IC收发器，它打算构建一种兼容WirelessHD协议的基带/MAC层嵌入式数字IC。
WHDI的优势
WHDI协议也能够传输未压缩的1080p HD图像。据开发商Amimon公司高级经理Naoki Matsuda称，在5GHz利用40MHz带宽，WHDI的数据传输速度最大可达3Gbps。
该公司没有透露具体的技术细节，但它计划建立一个WHDI联盟，并考虑对联盟成员公司披露部分细节。该联盟预计在8、9月份启动，据报导，对之感兴趣的企业包括几家日本公司、两家南韩公司，以及至少一家美国的设备制造商。
一旦该联盟成立，并提供技术数据，那么其它销售商就能够开发相关芯片组。不过，迄今为止，还只有Amimon一家在销售WHDI兼容型芯片组。该公司最近确认，夏普在三月份发布的无线器件就选用了其产品。
到夏季，将有几款采用了WHDI协议的A/V产品在日本面市。Funai公司计划在2009年推出整合Amimon第二代基带/MAC层IC的设备。
相比802.11a 协议，WHDI的 3Gbps数据率相当高，虽然它们使用几乎一样的频率带宽，但后者的最大发射数据率为仅为54Mbps。
Amimon的Matsuda表示：“利用WHDI，信号不需要被压缩或省略。”他还补充道，这样的速度是通过把4x5 MIMO技术与Amimon的原始调制方案相结合而实现的。
多输入多输出(MIMO)技术一般可提高数据传输速度和稳定性，但MIMO本身无法产生3Gbps的数据率。对此，Amimon采用了一种被称为信源-信道联合编码(JSCC)的现有信号处理技术。JSCC针对图像数据应用了增强型误差校正技术，图像数据中的误差很容易被人眼所识别，误差不可识别意味着无误差校正，这个过程被称为不可辨识的位容错无线通信协议。Amimon整合了JSCC和它自己的单级调制方案。
WHDI没有像WirelessHD那样保证数据的完整传输。“但我们的演示表明，利用HDMI电缆的HD图像质量和利用WHDI发射的图像之间没有差别。”Matsuda称。
UWB最早投产
在所有这些连接A/V设备的竞争性无线协议中，UWB是最早投产的。日立在去年12月就发布了一款配备UWB的HDTV。这款薄型电视机的显示屏和调谐器是分开的，通过一个基于Tzero Technology公司UWB兼容芯片组的外接无线设备进行连接。
“诸如技术确定和低成本芯片供货等因素是我们的量产优势。”Tzero CEO Rajeev Krishnamoorthy表示。
日立对此表示赞同。“随着无线设备量产进入日程，我们推断，UWB协议从总体角度来看是最适合的。”日立消费电子研发中心高级研究员Masaki Noda表示。
UWB协议的数据传输率为480Mbps，这意味着HD图像必需经过压缩才能进行传输。这造成了UWB的主要缺点：因编码和解码导致质量可能下降。
日立通过图像处理技术解决了这个问题：对于无线连接，日立的设计使用了比目前信号通过HDMI传送时所用的更为先进的3-D降噪和边缘增强技术。人眼无法感觉到图像质量的差异，日立消费业务集团平板显示部门总经理Takaaki Matono提到。
日立指出，量产的最大障碍是遥控命令和图像切换之间的延时。UWB使用HDMI协议中定义的消费电子控制(CEC)功能来交换设备控制信号，而这种交换造成遥控器命令发送和电视机响应之间的延时。日立优先考虑控制信号，以便减少用户使用遥控器的延时感觉。
在游戏世界，玩家和电视屏幕之间哪怕一点点微小的滞后都可能有碍于使用。为解决这一问题，Tzero Technologies公司的UWB协议采用了Ultra MIMO技术，据称可大幅提高无线连接可靠性、降低数据包错误率(PER)。
作者：Shinko Maekawa
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