数字家庭争端再起：60GHz无线技术应用

今天，曾被誉为最有前途的无线技术之一的60GHz“毫米波”技术，已经走出实验室，进入了真实电子世界中竞争最为激烈的领域之一－－数字家庭。近日，消费电子六大供应商巨头成立了WirelessHD小组，旨在对60GHz技术进行规范，此项技术能在客厅中以高达5Gbps的速度传送未经压缩的高清视频 数据。

　　这个由LG、松下、NEC、三星电子、索尼以及东芝公司组成的小组，将在2007年春天发布一个10米范围连接规范。在可预见的未来，该新兴技术必将同已有的1394 FireWire、HDMI、802.11n以及UWB等技术进行竞争。

　　“现在完全无法预测某种技术是否能够成功，不过我认为这种预测将来也很难发生。”Farpoint集团分析师Craig Mathias表示，“其实从今年初的消费电子展（CES）上，我们就可以看出一些端倪。”

　　商界和学术界的研究者们，长期以来一直想实现60GHz所承诺的特性。这个频段中无需许可即可使用的带宽高达7GHz，但是真正要实现起来，却困难重重。幸运的是，WirelessHD小组得到了初创公司SiBeam的支持，该公司由加州大学伯克利分校研究员Bob Brodersen创建，他是CMOS射频领域的先锋人物。在未来的发展中，WirelessHD将需要各领域的人才，因为60GHz技术面临的挑战从设计、仿真、测试超高速电路，到建立高度准确且适应性强的天线无所不在。

　　从商业角度来看，传送未经压缩的数字高清视频的计划面临着从美国安全局到好莱坞的详细审查。而且，WirelessHD至今还未敲定商业模式或版税形式。

　　60GHz无线技术优点

　　尽管并不算是家用联网中体积最小、价格最便宜而且功耗最低的技术，但是带宽却是60GHz技术的一张王牌。传送分辨率高达1，920 x 1，080p未经压缩的高清视频，且延迟在5到15毫秒之间——这正是WirelessHD小组抓住的价值点。

　　WirelessHD主席John Marshall表示，如果采用60GHz无线技术而非UWB，电视机、DVD播放器和其它高清传送设备实际上可以提供更高的分辨率，而且延迟更小且成本 更低。因为UWB典型的480Mbps带宽需要对数据包或者广播视频信号进行再压缩，这迫使OEM厂商在他们的系统中安置昂贵的解码器以及更多的RAM， 而且在处理过程中存在视频内容丢失和延迟增加的现象。

　　“虽然我不是火眼金睛，但是我却能分辨出经过2次有损压缩后的图像与HDMI未经压缩的图像之间的差别。” Marshall调侃道。

　　尽管Marshall不愿透露工作小组的具体工作进展，但目前我们得知，WirelessHD小组正在为60GHz产品开发一个涵盖从物理层到应用层各部分的完整规范。该规范针对“主流的点到点”连接，但是它确实还包括一个速度小于100Mbps的反向信道，他表示。

　　由于最大传输范围只有10米且无法穿透墙壁，所以60MHz无线技术并没有急切地想成为令人垂涎的整个家庭联网的后选技术。但是该技术可以桥接到现有的任何家庭网络，尽管规范中并没有对桥接进行特别规定。

　　SiBeam公司的Brodersen预测，60GHz无线技术的商用化实现可能需要一年左右的时间。为了适应定向天线列阵，最终面市的产品可能会被封装在1平方英寸的模块内，功耗为5W或更低，通过有线网络链接时会有少量的额外损耗，他说。

　　图2： 剖析家庭视频联网五大技术

　　面临商业挑战

　　WirelessHD小组面临各种不同的商业挑战，因为它们要处理安全、版税、规章以及标准等各种问题。

　　Marshall介绍，60GHz规范会参考大量目前已有的内容保护技术，包括数字传输内容保护（DTCP）和HDMI的高带宽数字内容保护（HDCP）。但是好莱坞或许还希望得到额外的保护。

　　“今后我们会讨论将DTCP映射到新的接口，而后者同时也会对DTCP提出一些新的安全需求。”美国运动图像协会（MPAA）首席技术官Brad Hunt透露，“就在宽带无线上使用HDCP技术这个问题，我们已经同英特尔展开了商讨。不过我还没有太关注WirelessHD。”

　　WirelessHD小组现在还在对“是否征收版税”争论不休。“这是一件大事，需要慎重考虑。”Marshall指出，“我们会对两种模式进行商榷。”

　　在规章方面，60GHz无线技术并没有像UWB那样由于众多问题而陷入困境，IEEE 802.15 PAN标准组主席兼Zigbee联盟主席Bob Heile指出。

　　在美国，WirelessHD小组可以使用57-64GHz的无需许可频段，该频段所允许的传输功率高达10W。在欧洲和日本，WirelessHD将会使用59－66GHz频段。

　　相反，UWB在日本没有可用频段，在欧洲则要受到限制。Heile指出：“我刚从日本回来，在那里UWB只能得到实验许可，并且他们似乎没什么热情来建立普通许可频段。”

　　在欧洲，UWB被限制在6-10GHz频段内，比美国小3GHz。开发人员必须确保UWB在欧洲的传输功率比在美国小20dB，这样一来，带宽就被限制在 4Gbps，而且还需要监听和避免竞争信号。Heile表示：“基本上每台设备中都必须装载一个小型的频谱分析仪。”

　　虽然高速无线领域目前有一系列标准在进行之中，但是没有一个具体涉及到家用高清市场。IEEE 802.15.3c小组正在采纳一些针对60GHz无线技术标准的建议，但是该工作却主要集中在骨干网通信，Heile指出。

　　WirelessHD的应用目标非常明确，因而很可能比IEEE的进程更快，Heile说。他非常赞赏WirelessHD小组能够以自己的方式前进发展。

　　据说，目前无论是WirelessHD还是其竞争对手WirelessHDMI（由ADI公司和初创公司Tzero Technologies力挺的一种UWB方案），都没有获得核心HDMI技术的授权，而HDMI现在正在以每年向数百万系统中挺进的速度发展。HDMI Licensing公司总裁Leslie Chard表示：“我们期望能同双方合作，以确保二者都能与HDMI兼容。”

　　反对方

　　再者，WirelessHD必须为广大生产互操作产品的芯片供应商指明方向。WiMedia联盟主席Stephen Wood表示，自该小组发布技术标准算起，这个过程可能需要两年时间。WiMedia联盟最初主要推动无线USB等UWB技术，但是现在它已经开始研究 60GHz无线技术。

　　“UWB才是今天的技术，”Wood指出，“我们还没有对60GH进行讨论，因为其尚未成熟。我们可以让消费者迅速奔向60GHz，但这样很可能会对他们造成伤害。”

　　WirelessHD小组中一些大型的消费电子公司即将推出采用无线USB的便携式摄像机和MP3播放器，Wood透露。“他们并没有完全锁定60GHz技术，”他认为，“多数跨国公司都会到处下赌注，但最终他们只会选择最适合的技术。”

　　除了Tzero/ADI近日宣布了OEM合作商外，蓝牙技术的支持者们还打算借助UWB以100Mbps的速率传送音乐和视频数据。最初的 Bluetooth-over-UWB规范将于2007年6月份前出台，2007年底前将最终定稿并推出工作原型。这几乎与WirelessHD小组的工 作在同一时间。

　　在竞争的有线技术中，随着HDMI 1.3标准的发布，HDMI的速率已经从5Gbps跳到了10Gbps。现在，OEM厂商付运的产品支持的分辨率高达1，440p、90Hz帧率或48位色深，Chard指出。索尼的Playstation 3将成为首批使用HDMI1.3的系统之一。

　　“HDMI的高彩有令人叫绝的特色，特别是当具备动态照明设施时。我们已经为超过10Gbps的目标奠定了基础。” Chard补充道。

　　1394的支持者们同高清音视频网络联盟（HANA）建立了另一个替代技术。HANA的目标是把FireWire扩展到整个家庭网络中，通过多种连接器覆盖几百米的距离，并传送普通的压缩视频数据，HANA主席兼三星DMS实验室主任Jack Chaney表示。HANA的方法利用了多种桥接技术，如UWB和以太网。

　　图1：Berkeley研究人员在CMOS上建立波导，使得60GHz混频器和放大器的设计更易预测

　　60GHz无线技术障碍

　　WirelessHD面临的最大挑战可能只是将该技术所承诺的性能加以实现。“在大家所谈论的消费电子设备的集成以及成本层面上，之前还没人像这样为相控阵列（PA）做过什么。”Ansoft的业务开发总监Larry Williams指出，“很多公司无法在硅片中实现这个目标。”Ansoft是一家销售高速设计软件的公司。

　　“60GHz频段技术仍然让我感到困惑，”Heile说到，“它呈现出一些引人入胜的设计挑战。不过15年前对于2.4GHz我说过相同的话，如今它已经没有任何问题。”

　　现在看来60GHz技术还有不少硬骨头要啃，而其中一个，就是实现能自适应的定向天线阵列，来适应客厅里的特殊环境。在客厅中，人们可能随时在电波前走动或者将整个系统到处移动。

　　“它必须能自动算出发射机和接收机之间的电波最佳传送途径，并且在传输途径受阻时进行自适应变化。”SiBeam公司的Brodersen说，“由于天线阵列被置于电视和DVD机中，所以设置方式不能太过复杂。”

　　SiBeam采用的vanilla COMS工艺，需要新颖的线路设计和算法，以及先进（但往往非常昂贵）的线路仿真、建模和测试工具。

　　“目前几乎没有符合要求的测试设备，所以我们不得不与安捷伦在测试装置上进行合作。”Brodersen透露，“代工厂提供的建模并不合适”。