60G HZ無線傳輸技術(shù)

Judy

針對消費電子以及專業(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，來進行劃分。但它們主要都在不同的頻譜空間上進行競爭，Wi-Fi、藍牙、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、機頂盒、DVR、游戲機和其他視頻設(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，因為盡管高清視頻現(xiàn)在可以通過無線方式傳送，但多數(shù)都要使用H.264進行壓縮。

一些Wi-Fi 802.11n和802.11ac性能已經(jīng)被添加到電視機和其他產(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，干擾必然會發(fā)生。許多消費電子制造商已經(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）

從攝像機上傳一個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。雖然通常可以通過更高的發(fā)射功率，以及接受和發(fā)射天線功率來彌補。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到10米。自適應(yīng)波束是延長距離的另一個技術(shù)，并可通過極高增益定向天線改善鏈接可靠性。衰減同樣也會因H20的吸收而加重。大氣中的水（主要是氧分子）會吸收無線電波，因為信號波長和氧分子大小相近。這種吸收效應(yīng)的峰值就在60GHz，長遠來看這是個很現(xiàn)實的問題。不過對于小于10米的范圍來說，這算不上一個限制。在任何案例里，即使短距離是一個限制，但它同樣也有好的一面，即附近設(shè)備基本上不會互相干擾。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。事實上，它從一開始就被設(shè)計為一個視頻傳輸方式，而不是不對視頻進行優(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）。傳輸距離最遠可達10米。此外，WireIessHD提供數(shù)字傳輸內(nèi)容保護（DTCP）兼容，能夠保護高價值的數(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)容保護規(guī)范HDCP 2.0。其目標(biāo)應(yīng)用包括HDTV電視（包括3D電視）、藍光播放機、機頂盒、游戲機和其他視頻配件。

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)運行于2.4GHz頻段。11a/ac/n標(biāo)準(zhǔn)運行于5GHz頻段，11ad標(biāo)準(zhǔn)瞄準(zhǔn)60Hz頻段。它們?nèi)慷脊蚕硪粋€類似的媒體訪問控制（MAC）層，以實現(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)速率最高可達到7Gbits/。還有一個單通道版本用于低功率運行，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，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。作為一個三頻段Wi-Fi芯片，能夠?qū)崿F(xiàn)從一個標(biāo)準(zhǔn)到其他任意一個Wi-Fi頻段（2.4、5或60 GHz）的無縫切換。該模塊的目標(biāo)是筆記本和消費電子設(shè)備。一個采用WiIocity 60GHz發(fā)送器芯片的三波段Wi—Fi模塊，可以實現(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。

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，同時還可以通過墻壁，使其在家庭應(yīng)用中顯得很強大。它可以作為一個無線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。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WiGig制造商。業(yè)內(nèi)人士稱，數(shù)以億計搭載WiGig的智能設(shè)備、筆記本電腦和外設(shè)將在2016年涌向市場。