实现Wireless HDMI的大利器-WirelessHD(二)

来源 :电子与电脑 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wdtt5200
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  HDMI俨然是数字显示器的主力接口,随着璧挂电视的生活型态逐渐成形,讲究设计生活空间的建立,无线化是必然的趋势。而如何谋求HDMI的无线化,是厂商与消费者追求的梦想。无线传送速度越过3Gbps的WirelessHD也许是当前的最佳技术方案,于兹就来掀起这个技术的神秘面纱吧。
  
  视讯市场
  
  无线技术的确让消费者享受到无须连接线的使用乐趣,遥控器的红外线或射频、无线网络WLAN的普及风行、蓝芽在游戏机上的复兴、苹果的计算机无线键盘,也都证实了这个说法。
  然而,信息家电的主力厂商,所注立的视野绝对不仅于此,而是觊觎到未来市场大饼更为辽阔的IPTV视讯产业。毕竟这个市场的战线,从手机产业一路战到客厅。
  由LG、Samsung、NEC、Sony、Panasonic、Toshiba、SiBEAM等公司所策划的WirelessHD,就是要实践所谓地WVAN (wireless video area network),更具体地说,乃是实现Wireless HDMI的有力武器。
  WVAN的主要构成是一个协调装置(Coordinator)以及一个以上的分台(Station)装置所组成。
  


  WirelessHD利用了60GHz毫米波的波段,传输距离有10m。其最大的特点可以说是能够传输无压缩的视讯格式,而且维持QoS(Quality of Service)非常好。到目前为止,似乎尚未出现比这个规格还要好的竞争对手出现。
  WirelessHD规格1.0版本,公开于2008/1/7,简称WiHD。CES-2008就出现厂商秀展的踪迹。一年之后的CES-2009身影更具体化(Panasonic、日立、东芝、LG等均有实体展示)。纵观CES-2009的薄型平面电视走势,用4句话即可描绘出整体产业面向:LED背光的采用、璧挂电视的使用形态、节能绿色电视、无线传输。其中,无线传输的主角正是落在WirelesHD身上。
  2009/2,Panasonic发表Viera Z系列,其中的一部分,就具备有WirelessHD的机能。
  目前,与WirelessHD拼台的,大概仅有WHDI(Wireless Home Digital Interface)。它是无线网络为基础的技术。其中,受到注意的是由以色列公司AMIMON为首所开发的HD视讯无线传送方式,加入了家电大厂日立制作所、新力、夏普、韩国三星与Motorola(出资AMIMON)所连手设立的「WHDI(Wireless Home Digital Interface) SIG」,这是2008年7月发生的事情。使用18MHz频幅的通道,就可以实现1.5Gbps的数据传送速度。18MHz的频幅与无线网络几乎相同,使用5GHz的频带。与无线网络一样,电波容易回转,可以确保30m的传送距离。
  夏普于2008年4月所贩卖的X系列,就具有WHDI的选项产品。WHDI之所以能够达到1.5Gbps的数据传送速度,主要原因有二。第一,它采用了4x5 MIMO(Multiple input multiple output)的方式,4个传送系统,5个接收系统。第二,一次调变方式适应的变化。这个手法是说,当遇到动作快速的影像串行流视讯再生的场合,动画的位列以BPSK低次的一次调变方式;而重要度低的动画位则是利用16值QAM高次调变方式。
  不过,可以看出WHDI的速度,无法达成1080p无压缩的传输。倒是一件事事时摆在眼前,很多厂商都是采用脚踏两只船的策略,显现出对于未来的不确定性之全包战术。
  在60GHz频带毫米波的WirelessHD无线传送技术规格已经正式化。能够传送Full HD的1080p是其耀眼特征。
  IBM、Intel、SiBEAM、NewLANS、东芝等都有在开发毫米波的送收IC。于ISSCC 2006,IBM早就楬橥了毫米波通信的芯片组。东芝于2007年6月 VLSI Symposium,发表毫米波的接收IC。CES-2008开始看到WirelessHD的模块。CES 2009厂商产品开始活耀展示。
  


  SiBEAM已经完成以CMOS制程的RF芯片组(从90nm转入65nm制程)。以FPGA构成的基频/MAC处理电路,对顾客公开实演数据的传送。该RF芯片是以陶瓷的多层基板作成,表面数十个天线以数组状排置,实现天线的Beam Forming,即使传线路径上有人走过挡住电波的直线性,影像播放也不会受影响。
  注:SiBEAM是以美国柏克莱大学研究成果而起业的公司。Panasonic、Samsung等均有出资SiBEAM。是故,其产品多采用SiBEAM的方案。
  
  什么是毫米波:
  
  毫米波与ISM频带(Industrial Scientific Medical Band)一样,可以免执照来使用。但是,随着地域的不同,频带上还是有一点差异。根据了IEEE 802.15.3c的资料,对于预定免授权可以使用的60GHz频带,各个国家的规划与利用略略有所不同:
  ● 美国,加拿大地区:57GHz~64GHz。
  ● 欧洲地区:57GHz~66GHz。
  ● 日本地区:59GHz~66GHz。
  ●澳洲地区:59.4GHz~62.9GHz。
  
  WirelessHD PHY层窥探:
  
  从规格架构来观察,最底层的物理层PHY定义了HRP(High rate PHY)以及LRP(Low rate PHY)两种类的组合,传输距离约10m,对于实际的生活环境该是绰绰有余。
  HRP是Gbps以上的应用,具方向性,比较适用于单点传送(Unicast)的场合,比如说,未压缩高分辨率的视讯传送等。
  


  LRP是Mbps等级的层次,具有全方向(Omni-direction)特征,可以是单点传输或是广播式传输(Broadcst)。因为,所有的分台装置(Station)均支持LRP。故,分台装置与分台装置的链接是可以实现的。
  由于HRP与LRP的频率重迭,MAC层会利用TDMA(Time Division Multiple Access)的方式来调配。
  WirelessHD规定有协调装置(Coordinator)以及分台(Station)装置。兼容于WirelessHD的装置都必须能够支持LRP传收。
  在实际设计时,却是有可能存在4种机能的PHY,也就是可能会有多类的装置存在:
  ● HR0:不能传送与接收HRP。
  ● HRRX:能够以HRP接收,却不能以HRP传送。
  ● HRTX:能够以HRP传送,却不能以HRP接收。
  ● HRTR:能够以HRP传送,也能以HRP接收。
  概念上来说,高速传输适用于视讯、音频以及数据载递的传送应用。而慢速传输则比较适用于音频、MAC层命令集的传送。
  HRP提供大于3Gbps的输出,利用OFDM调变方式,并且采用了“波束操控(Beam Steering)”技术的送收天线。
  在57GHz~66Ghz频带内,针对HRP规划了4条频道,其起始频率-中央频率-截止频率分别是:
  ● Channel-1:57.240 GHz~58.320 GHz~ 59.400 GHz
  ● Channel-2:59.400 GHz~60.480 GHz~61.560 GHz
  ● Channel-3:62.560 GHz~62.640 GHz~ 63.720 GHz
  ● Channel-4:63.720 GHz~64.800 GHz~ 65.880 GHz
  


  WirelessHD之所以能够达到如此的高速,天线的编构方式绝对是重要关键。规格中定义了两种的波束成形(Beam forming)的方式,一种是独立回馈式的波束成形方式,无须校正;适用于HR0、HRRX、HRTX、HRTR装置。
  另一种则是非独立式的回馈波束成形方式,仅能够使用于双端皆是具有HRTR能力的装置。
  
  MAC层梗概:
  
  PHY之上即是MAC层。WVAN网络的时序系根据一个“Superframe”的东西,周期由协调装置(Coordinator)所设定。请留意这个“超框(Superframe)”与视讯框并没有需要一定的依存关系,它的前头是一个信标(Beacon)。
  协调装置与分台装置或是分台装置之间的数据通信,无论是异步式(asynchronous)传输还是等时式(Isochronous)传输,HRP、LRP都是利用CTB(Channel Time Block)来载送。
  就信息(数据)的属性来说,异步式传输适用于档案的传送,等时式传输当然就适用于影音数据的载送。
  协调装置会在信标中放置IE(Information Element),通知WVAN中的其他分台装置。
  


  装置之间的彼此服务机能,双方怎么会知道呢?当然必须仰赖一些“命令”。比如说,分台装置送出WVAN Information Request命令,协调装置就得响应WVAN Information Response命令。
  分台装置利用Probe Request来要求目标分台装置,目标分台装置即以Probe Response命令响应IE给传送端。包含HRP、LRP,在WVAN中的所有传输是利用TDMA(Time Division Multiple Access)的方式。
  AV/C规格包含了装置机能信息的交换、链接控制以及装置的控制。利用AVC信息来建立装置的链接与控制。AV/C协议在1394 Trade Association网站中有定义的规格。微软有提供Avc.sys的驱动程序。
  注:WirelessHD提供了两套的传输协议,AVC Protocol以及A/V Packetizer。前者负责装置的控制、链接的控制以及装置机能信息的交换。后者,当然就是担负HRP服务AV数据的格式化了。
  规格中定义了一些AVC信息。比如说,装置机能的信息交换。
  既然是高画质传输接口,无线还是有线,都必须导入内容保护的机制。WirelessHD采用了DTCP(Digital Transmission Content Protection)。DTCP也是1394使用的数据内容保护机制,是著作权的保护技术。
  注:DTCP(Digital Transmission Content Protection)系由日立、新力、东芝、Panasonic、Intel等5公司(简称5C)于1998年所发表的传送加密方式。DLNA则是使用了DTCP-IP。
  另外,WirelessHD支持了HDMI直通(Pass Through)模式,意思就是说EDID信息、Data Island封包、CEC信息,直接透过WirelessHD链接来传送,就如同一条看不见的隐形HDMI连接线担负起传送的任务。
  


  要取得WirelessHD 1.0的规格,必须先付5000美金年费成为Adopter之后,才会电邮给您。另一份WirelessHD Compliance Test Specification(CTS)测试细节的规范取得也是一样。凡事都是要钱。
  以上所言皆是好的一面,来说比较阴暗的现实面。
  有几个专利,如“METHOD AND APPARATUS OF FIXED SIZE MAC HEADER WITH AN EXTENSION IN WIRELESSHD”、“SYSTEM AND METHOD FOR WIRELESS COMMUNICATION OF UNCOMPRESSED VIDEO HAVING A PREAMBLE DESIGN”、“SYSTEM AND METHOD FOR WIRELESS COMMUNICATION OF UNCOMPRESSED VIDEO HAVING A RELAY DEVICE FOR POWER SAVING”、“METHOD AND SYSTEM FOR RELIABLE BROADCAST OR MULTICAST COMMUNICATION IN WIRELESS NETWORKS”等埋伏在那儿,若是要闯入这个市场,还是建议先厘清楚再说。老美是很贝戈戈的!
  若是从实用上的角度来看,Video搞成一个网络实在没什么必要。反而单纯的点对点应用来的实际些。毫米波是一个好用的频带,但是有必要去遵循WirelessHD吗?很大的怀疑。况且点对点的传输,完全是看您的设计思想而定,可用自己独特的调变技术或其他技巧,又犯不着去担心可怕的潜水艇地雷。
  


  飞利浦于CES-2007展示的做法,其实个人是蛮欣赏的。不过,对于产品的大小以及ID设计,相信还有很大的改善空间。
  
  参考数据暨延伸阅读:
  1. http://www.wirelesshd.org/。
  2. http://en.wikipedia.org/wiki/Beamforming。
  3. http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms802406.aspx,AV/C Overview。
  4. http://ieeexplore.ieee.org/ielx5/4426076/4426077/04426160.pdf?arnumber=4426160。
  5. http://www.1394ta.org/Technology/specifications/specifications.htm。
  6. AV/C Digital Interface Command Set General Specification。
  7. http://www.jpo.go.jp/shiryou/s_sonota/hyoujun_gijutsu/info_sec_tech/a-2-1.html。
  8. Digital Transmission Content Protection Specification Revision 1.2a (Information Version)」,2002年2月25日)。
  9. 细说HDMI,陈乃塘。
其他文献
根据DisplaySearchy最新关于全球TFT LCD出货调查指出,2月份大尺寸面板出货量为2950万片,较上月大幅增长23%,营收直逼29.5亿美元,较上月增长14%,这是自2008年九月份以来首次见到增长的月份。2月份的良好表现主要来自于急单效应与客户持续补充库存,也是TFT LCD产业即将触底反弹的信号。  就大尺寸面板营收方面,以三星表现最好,市占率高达30.2%;其次则为LGD,占2
期刊
摘要:本文详细介绍了基于FPGA的数字秒表的设计过程,并使用Quartusll6.0进行了仿真,最后通过下载程序到Altera DE2目标板上验证。  关键词:FPGA 数字秒表 电子设计自动化    注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
期刊
有一天,我坐着看着我的40英寸HDTV,然后我开始想着为何在电视上浏览网络会这么糟糕,即使是用1080i这样的高画素,情况还是一样。相信我,除了看YouTube的影片外,我还试了PS3,感觉很差。  但是当我坐在我的 懒骨头躺椅上(或是用沙发这个字眼),和电视保持着正常的距离,我伸长手臂用双手框出画面的大小,然后往下移至大约我的膝盖的位置,有个想法就在这一瞬间出现了。此画面的大小没比掌上型游乐器的
期刊
专访思源科技思源科技产品营销总监李新基    2008年5月,思源科技收购美国NOVAS等5家公司,成为亚洲最大EDA公司。虽然2009年整个电子产业持续笼罩在谷底的低迷气氛中,但思源科技不但没有裁员,最近还购并一家法国公司,并扩编组织,持续招募研发人员。  思源强调,复杂的IC设计,让验证工作变得艰难,一不小心就打坏产品质量,并伤及公司信誉。协助IC设计验证工作的强化,成为思源2009年最受业界
期刊
尽管全球经济面临不景气的局面,但在刚结束的 2008 财年,Intersil取得了 7.7 亿美元营业额,同比增长2%。但Intersil集团市场总监Adam Latham却表示:“对Intersil公司来说,营收增长超过竞争已不稀奇,比营业额的增长更重要的,应该是我们在过去的一年采取了大胆的行动,先后收购了D2Audio、Kenet 和 Zilker Labs 3家公司。这为我们在关键战略市场保
期刊
对于需要零故障和误差的自动充填和包装生产线而言,先进的图像处理系统正成为越来越不可或缺的部分。系统中使用的嵌入式计算机技术需要在恶劣环境中提供最佳的价格、高可靠性的实时性能。为满足这些需求,领先全球的自动化充填生产线和控制系统设计者与供货商Kontron(控创科技)已经开发出一款具有高度灵活性图像处理系统的可客制化3U CompactPCI(紧凑型PCI,也称cPCI)中央处理器板卡。    总部
期刊
早在70年代PLD(可编程逻辑组件)的诞生,为纯硬件的数字电路带来以可由软件完成的弹性设计空间,但其过于简单的结构也使它们只能实现规模较小的电路。为弥补PLD只能设计小规模电路这一缺陷, 80年代中期,业界推出了复杂可编程逻辑组件-CPLD。由于CPLD以适用中低密度应用为目标,市场规模与发展空间相对比以高密度应用的FPGA来得小(参见图1),因此在近20年间,PLD(包含CPLD和FPGA)产业
期刊
被动组件电容器短短数十年之间,需求量激增了至少500倍以上,而电气二重层电容改良后的锂离子电容器能量密度特高,安全性特优,小而美,咸认为是最棒的下一世代蓄电组件,搭配风力、太阳能发电等大自然电力再生,有机会成为地球既平又热又挤下绿色电子的救世主呢?    锂离子电容器的应用      话说搞电子的工程技术人员一生在电子线路领域里中打滚,从L/R/C等基本被动组件玩到晶体、集成电路,经历了当下之Si
期刊
专访Tessera影像暨光学部门执行副总裁 Michael Bereziuk,Tessera互连、组件与材料(ICM)部门资深副总裁 Craig Mitchell    在半导体封装技术发展史上, 1990年成立的Tessera以其授权的封装技术(CSP封装到最新的3D IC封装)成功居于领导地位。为了拓展业务成长的空间,该公司在2005年间切入手机相机模块市场,藉并购技术独到的光学封装与软件厂商
期刊
半导体工业的最主要特征是工艺不断进步,平均每隔几年就要升级一次,带动功耗和成本不断下降,性能不断提升。从180nm到130nm,再到90nm、65nm和45nm,这些略显枯燥的数字使我们的生活正在加速进入充斥各种电子器件的数字时代。  在新的工艺节点上,当可编程逻辑,逻辑器件,也就是CPLD和FPGA厂商一次又一次在不久的将来65nm领域把电子设计行业专家和电子社群共同推出的荣誉带回他们的总部的时
期刊