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        60G HZ無線傳輸技術(shù)

        2015-09-29 14:41:23Judy
        信息化視聽 2015年8期
        關(guān)鍵詞:標(biāo)準(zhǔn)

        Judy

        針對消費(fèi)電子以及專業(yè)視聽?wèi)?yīng)用,已經(jīng)有幾十種無線技術(shù)。這些技術(shù)可以根據(jù)高速、低速、短距離、長距離、網(wǎng)絡(luò)性能、安全性、成本、低功率等屬性,以及這些屬性的組合,來進(jìn)行劃分。但它們主要都在不同的頻譜空間上進(jìn)行競爭,Wi-Fi、藍(lán)牙、ZigBee等,使用無牌照的2.4GHz。在大多數(shù)情況下,由于技術(shù)是在能夠讓它們工作的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)進(jìn)行創(chuàng)新,所以共存是可能的。但是隨著競爭的加劇,就需要更高的速度和更少的干擾,現(xiàn)在的趨勢就是向著更高的頻率發(fā)展。最明顯的例子就是Wi-Fi正向5GHz頻段轉(zhuǎn)移。而有一些應(yīng)用已經(jīng)開始邁向60GHz頻段。成熟的半導(dǎo)體技術(shù)已經(jīng)能夠提供實(shí)用的、可負(fù)擔(dān)的收發(fā)器芯片,曾經(jīng)的不毛之地——60GHz頻段,也即將被成千上萬的設(shè)備占用。

        在60GHz頻段有兩個(gè)競爭的標(biāo)準(zhǔn)——Wireless HD和IEEE 802.11 ad(又被成為WiGig)。它們能夠在短距離傳輸無壓縮的高清流媒體視頻,幫助產(chǎn)品無線連接HDTV、機(jī)頂盒、DVR、游戲機(jī)和其他視頻設(shè)備。優(yōu)勢

        在大多數(shù)國家,60GHz的頻譜是無牌照的,可以用于各種各樣的無線應(yīng)用。由于帶寬極高,它也是傳送高速數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的理想選擇。在基本的雙相移相鍵控和四相移相鍵控調(diào)制下可輕松實(shí)現(xiàn)超過1Gbit/s的數(shù)據(jù)速率。在更高層級的調(diào)制方案中可實(shí)現(xiàn)超過25 Gbits/s的數(shù)據(jù)速率。這使得這種頻段成為無線傳送高清視頻的首選,因?yàn)楸M管高清視頻現(xiàn)在可以通過無線方式傳送,但多數(shù)都要使用H.264進(jìn)行壓縮。

        一些Wi-Fi 802.11n和802.11ac性能已經(jīng)被添加到電視機(jī)和其他產(chǎn)品中用于視頻流媒體傳輸。大部分無線傳輸應(yīng)用都使用壓縮的視頻。而視頻現(xiàn)在要在2.4GHZ和5GHz頻段爭搶空間,干擾必然會(huì)發(fā)生。許多消費(fèi)電子制造商已經(jīng)致力于能夠提供更多頻譜空間的60GHz技術(shù),它能夠以更高的速率在無干擾的環(huán)境中傳送非壓縮視頻。

        60GHz芯片制造商Wilocity指出,該技術(shù)的關(guān)鍵優(yōu)勢在于其速率甩開其他大部分應(yīng)用幾條街:

        在筆記本電腦間傳輸1,000張照片只需5秒(802.11n需要1.5分鐘)

        下載一部1080p電影到平板電腦只需3分鐘(802.11n通常需要1小時(shí))

        從攝像機(jī)上傳一個(gè)2分鐘的HD視頻只需3秒(802.11n通常需要1分鐘)挑戰(zhàn)

        盡管60GHz技術(shù)前景光明,但是也有一些缺點(diǎn)抵消了這些優(yōu)勢。首先,其傳輸范圍非常短,而且有物理限制。

        波長越短,衰減越大且距離越短。雖然通??梢酝ㄟ^更高的發(fā)射功率,以及接受和發(fā)射天線功率來彌補(bǔ)。然而,其距離還是要比更低頻率上的其它技術(shù)更短。

        幾英尺的射程是典型的目標(biāo),最大距離大概可以達(dá)到10米。自適應(yīng)波束是延長距離的另一個(gè)技術(shù),并可通過極高增益定向天線改善鏈接可靠性。衰減同樣也會(huì)因H20的吸收而加重。大氣中的水(主要是氧分子)會(huì)吸收無線電波,因?yàn)樾盘柌ㄩL和氧分子大小相近。這種吸收效應(yīng)的峰值就在60GHz,長遠(yuǎn)來看這是個(gè)很現(xiàn)實(shí)的問題。不過對于小于10米的范圍來說,這算不上一個(gè)限制。在任何案例里,即使短距離是一個(gè)限制,但它同樣也有好的一面,即附近設(shè)備基本上不會(huì)互相干擾。這將允許頻率復(fù)用,以及多種標(biāo)準(zhǔn)在沒有干擾情況下的輕松共存。

        WireIessHD

        WireIessHD是來自WirelessHD聯(lián)盟的標(biāo)準(zhǔn)。使用60GHz頻段,但是并不兼容Wi-Fi。事實(shí)上,它從一開始就被設(shè)計(jì)為一個(gè)視頻傳輸方式,而不是不對視頻進(jìn)行優(yōu)化的現(xiàn)有Wi-Fi那樣的技術(shù)。它支持1080p@60 Hz視頻格式,還支持畫中畫和單信號到多個(gè)顯示器。

        在音頻方面,支持包括兩通道1 92 kHz;線性脈沖編碼調(diào)制(LPCM);24-bit 5.1通道,96-kHz多通道LPCM音頻:以及24-bit 13.1通道,192-kHz壓縮的杜比TrueHD or DTS-HD音頻。

        高帶寬是WireIessHD的一張王牌,該標(biāo)準(zhǔn)可以達(dá)到10-28 Gbit/s范圍的速率,許可現(xiàn)有的非壓縮HD視頻以及多通道音頻和數(shù)據(jù)的傳輸。采用了帶自適應(yīng)波束成形的正交頻分復(fù)用技術(shù)(OFDM)。傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)10米。此外,WireIessHD提供數(shù)字傳輸內(nèi)容保護(hù)(DTCP)兼容,能夠保護(hù)高價(jià)值的數(shù)字電影、電視節(jié)目和音頻,防止未授權(quán)的干擾和拷貝。它還支持與HDMI有關(guān)的內(nèi)容保護(hù)規(guī)范HDCP 2.0。其目標(biāo)應(yīng)用包括HDTV電視(包括3D電視)、藍(lán)光播放機(jī)、機(jī)頂盒、游戲機(jī)和其他視頻配件。

        由于無需壓縮,相比UWB等其他無線技術(shù),WireIessHD可以提供更高的分比率,而且延遲更小且成本更低。

        IEEE 802.11 ad(WiGig)

        lEEE 802.11是針對無線局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn),已經(jīng)有若干版本,包括11b、11a、11q、11n、11ac,其中11b/q,n標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行于2.4GHz頻段。11a/ac/n標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行于5GHz頻段,11ad標(biāo)準(zhǔn)瞄準(zhǔn)60Hz頻段。它們?nèi)慷脊蚕硪粋€(gè)類似的媒體訪問控制(MAC)層,以實(shí)現(xiàn)互操作性。IEEE 802.11ad工作組開發(fā)了11ad標(biāo)準(zhǔn),它在2010年被全面批準(zhǔn),芯片由WiIocity公司提供。

        11ad標(biāo)準(zhǔn)將60 GHz頻段劃分為4個(gè)2.16GHz寬的通道。使用OFDM在不同調(diào)制方案中,數(shù)據(jù)速率最高可達(dá)到7Gbits/。還有一個(gè)單通道版本用于低功率運(yùn)行,可以提供4.6Gbits/s的速率。

        11ad標(biāo)準(zhǔn)同樣規(guī)定了自適應(yīng)波束成形選項(xiàng),可以提供高天線增益和狹窄的方向性,以優(yōu)化數(shù)據(jù)速率和連接可靠性。作為一個(gè)三頻段Wi-Fi芯片,能夠?qū)崿F(xiàn)從一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)到其他任意一個(gè)Wi-Fi頻段(2.4、5或60 GHz)的無縫切換。該模塊的目標(biāo)是筆記本和消費(fèi)電子設(shè)備。一個(gè)采用WiIocity 60GHz發(fā)送器芯片的三波段Wi—Fi模塊,可以實(shí)現(xiàn)802.11ad/WiGig標(biāo)準(zhǔn)與來自高通Atheros的雙波段2.4/5-GHz 802.11 n芯片結(jié)合。

        其他競爭技術(shù)

        其他非毫米波技術(shù)同樣在爭奪無線視頻流媒體市場,它們大部分使用壓縮的視頻傳輸方式,包括UItra Wideband(UWB)、WHDI以及802.11 n和802.11 ac Wi-Fi。

        UWB是一種寬頻無線技術(shù),基于由WiMedia聯(lián)盟創(chuàng)建的標(biāo)準(zhǔn)。它在沒有牌照的3.1-10.6 GHz使用OFDM技術(shù)。提供數(shù)據(jù)速率從53.3到480 Mbits,s,但是距離非常短,在更高速度時(shí)不超過10英尺。UWB流媒體傳輸經(jīng)壓縮的視頻,并為視頻監(jiān)視器提供一個(gè)無線鏈接。它已經(jīng)存在超過10年了,但到現(xiàn)在似乎還沒有達(dá)到最初的目標(biāo)。Alereon公司仍在向這一市場提供芯片。最近的開發(fā)有望把數(shù)據(jù)速率提升到1Gbit/s,讓UWB可以作為某些應(yīng)用中的可行選項(xiàng)。

        Wireless Home DigitalInterface(WHDI)標(biāo)準(zhǔn)是由Amimon公司開發(fā)的專有規(guī)范。使用5GHz無牌照的頻段和一個(gè)4×5的多輸入多輸出(MIM0)陣列,在40-MHz通道可以提供1.5 Gbits/s速率。其傳輸距離有望超過100英尺,同時(shí)還可以通過墻壁,使其在家庭應(yīng)用中顯得很強(qiáng)大。它可以作為一個(gè)無線HDMI連接,支持HDMI 1.4a規(guī)格的3D格式。同是無線傳輸技術(shù),從各個(gè)角度來看,WHDl技術(shù)都是目前較為成熟的,傳送速率高,而且無需驅(qū)動(dòng)兼容性非常好,指定了高清視頻傳輸,以及音頻和控制。全面WHDI控制協(xié)議將使用戶能夠集中控制從家庭中的所有A/V設(shè)備,傳輸幾乎沒有延遲。

        無線流媒體技術(shù)不斷發(fā)展。一些產(chǎn)品已經(jīng)使用了802.11n、WirelessHD、WHDI和UWB等多種技術(shù)。不同的技術(shù)針對不同環(huán)境各有其優(yōu)勢。由于信號很難在60GHz頻段穿過墻壁,所以這類技術(shù)對于不能被黑客竊聽的演示非常有吸引力。短距離還能使相鄰房間的系統(tǒng)使用同樣的通道而沒有干擾風(fēng)險(xiǎn)。WiGig在ITN域也很有前景,戴爾已經(jīng)在一些產(chǎn)品中搭載了WiGig,而高通還收購了一個(gè)WiGig制造商。業(yè)內(nèi)人士稱,數(shù)以億計(jì)搭載WiGig的智能設(shè)備、筆記本電腦和外設(shè)將在2016年涌向市場。

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