無線通訊業者頻出招　HD影音傳輸市場擂戰鼓

在2009年國際消費性電子展(CES)中，平面電視可說是最受矚目的焦點，不論是薄型化、導入發光二極體(LED)背光源、觸控螢幕功能甚至立體(3D)顯示技術，均有大幅進展。其中，影響層面最大、商機最廣的莫過於聯網電視(Connected TV)的成型，包括新力(Sony)、三星(Samsung)、樂金(LG)、東芝(Toshiba)等主要家電業者均展出以英特爾(Intel)與雅虎(Yahoo)合作的Widget Channel平台為基礎的相關產品，並計畫在今年第一季陸續上市。  

市場研究機構Ovum首席分析師Tony Cripps指出，Widget Channel平台的出現讓許多網際網路內容供應商(ICP)與產品製造商深感振奮，將使得透過電視接收並分享各種內容的家庭聯網環境更為成熟。  

有鑑於此，無線通訊晶片業者也積極搶進家庭聯網商機，除無線區域網路(WiFi)晶片商強打高可靠性的4×4多重輸入多重輸出(MIMO)晶片組外，包括無線家庭數位介面(Wireless Home Digital Interface, WHDI)、WirelessHD等陣營也都展出相關解決方案，力爭家庭影音無線傳輸技術的主流寶座。  

家電內建WiFi功能趨勢成型  

建構家庭無線聯網環境的最大目的，是希望藉由無線方式來傳送廣播電視以外的其他資訊，特別是由網路電視(IPTV)取得的網際網路影音內容，如YouTube影片等，以節省傳統實體傳輸線路的鋪設成本並保持使用環境的美觀整潔。  

挾著在電腦、手機等市場龐大滲透率的既有優勢，WiFi晶片業者已將家庭聯網市場視為勢在必得的一級戰區，包括博通(Broadcom)、邁威爾(Marvell)等WiFi晶片大廠都已針對家用消費性電子市場展開布局。  

圖1　博通無線區域網路事業部副總裁暨總經理Michael Hurlston表示，數位家庭無線聯網應用需求已快速增溫，該公司將全力展開搶攻。

博通無線區域網路事業部副總裁暨總經理Michael Hurlston(圖1)表示，家庭聯網應用是該公司極為重要的發展目標，除平面電視、機上盒(STB)、藍光DVD播放機(Blu-ray Player)、遊戲機等家用消費性電子外，包括iPhone、任天堂掌上型遊戲機(NDS)等多種行動裝置都將成為家庭聯網的一分子，整體市場需求正急遽提升。  

為加快上述各類型消費性產品導入WiFi功能的速度，博通除持續提高WiFi晶片傳輸效能外，也與該公司其他產品線結合，在數位電視、STB與DVD等產品的參考設計中加入WiFi功能，以發揮既有市場占有率優勢與產品線綜效，同時降低相關產品開發人員的工程負擔。Hurlston透露，目前博通與主要客戶已緊鑼密鼓展開導入設計(Design-in)，預估2009年中這些具有WiFi功能的家電產品即可問市。  

與此同時，邁威爾也在此次CES中，推出新款802.11n的WiFi方案88W8786，並以小尺寸、低成本、低功耗為訴求，搶攻數位攝影機、遊戲機等消費性電子市場。此款單串流(Single Stream)晶片的傳輸率可高達150Mbit/s並支援時空區塊碼(Space-Time Block Code, STBC)和多種訊號接收架構，以提高訊號涵蓋範圍與可靠性，確保服務品質(QoS)。  

邁威爾通訊與消費事業群嵌入式與新興事業部副總裁暨總經理Partho Mishra表示，與現今其他802.11n方案相比，88W8786不僅具有優異的訊號涵蓋範圍與傳輸率，同時可滿足嵌入式產品對小尺寸、低功耗要求，將可協助相關開發人員快速將產品升級至802.11n。  

邁威爾指出，該公司將以豐富的軟體資源和嵌入式WiFi產品的研發經驗，協助現今採用802.11g或多串流(Multiple Stream)802.11n方案的製造商無縫移植至該公司方案。據了解，邁威爾自2008年中即已開始提供該款晶片樣品給多家客戶，今年第一季產品即可導入量產。  

強化HD影音傳輸可靠性　新興WiFi技術露頭角  

在主要晶片大廠力拱之下，WiFi在家庭無線聯網的地位雖已逐漸成形，但隨著高畫質(HD)影音內容日趨普及，現今802.11n方案在傳輸效能與可靠性方面，已面臨捉襟見肘的窘境，因此新進WiFi業者便提出4×4的MIMO晶片架構，乘機搶食家庭無線聯網大餅。  

Quantenna共同創辦人、董事長暨執行長Behrooz Rezvani分析，當天線數目增加時，傳輸波束成形(Transmit Beam Forming)的效果亦將大幅提升，以4×4的MIMO WiFi晶片來說，可較3×3和2×2的MIMO晶片分別提升10dB與20dB，有助在傳送多媒體影音內容時，減少封包漏失，降低環境干擾的因素，強化WiFi裝置的訊號品質。  

除4×4 MIMO與傳輸波束成形技術外，Quantenna亦導入可調整的向量網格路由(Vector Mesh Routing)技術，來確保在任何規模家用環境的總覆蓋範圍；此外，還利用互補式金屬氧化物半導體(CMOS)製程，將功率放大器(PA)及構成前端模組的低雜訊放大器(LNA)、可變增益放大器(VGA)、開關、平衡-非平衡轉換器(Balun)與雙工器等元件整合至WiFi系統單晶片(SoC)中。  

Rezvani指出，傳統CMOS PA的效率僅6～8%，而Quantenna透過自行研發的特殊數位訊號處理(DSP)設計架構已可提升至20%，足以媲美採用矽鍺(SiGe)製程的14%與砷化鎵(GaAs)製程的20%；讓WiFi晶片的平均功耗可低於2.5瓦，即使四顆PA同時運作，最大峰值功耗也不會超過5瓦，可滿足4×4 MIMO射頻架構對功耗與散熱的嚴苛要求。  

目前，Quantenna已採用台積電90奈米製程推出三款採用4×4架構的WiFi方案，包括QHS1000、QHS600和QHS450，以及相關軟體及參考設計；其中，QHS1000最高連線速率達1Gbit/s，而總資料處理量則可達600Gbit/s，可克服環境干擾與接收死角等問題，讓消費者和電信業者都能透過隨插即用的無線網路，將高畫質電視內容和網路電視服務可靠地部署到家用環境中的任何位置。  

無獨有偶，另一家WiFi晶片新創公司Celeno，也挾著網路設備大廠思科(Cisco)的金援來勢洶洶，同樣推出採4×4 MIMO射頻架構的WiFi SoC方案CL1300，並宣稱涵蓋範圍與吞吐量(Throughput)分別可達現今802.11n晶片的十倍與兩倍。  

Celeno執行長Gilad Rozen表示，該公司WiFi單晶片係採用全新技術所設計，可解決IPTV服務供應商內容分享的特殊挑戰，並符合家用網路無線傳輸高畫質影片所需的效能、成本與開放架構等要求；目前已獲得一級電信業者與許多設備製造商採用。  

事實上，Quantenna與Celeno不僅產品研發的方法論大同小異，就連市場發展策略亦如出一轍，雙方均透過與H.264影像壓縮方案供應商合作，提供完整參考設計，以協助設備製造商加速導入。  

以Quantenna為例，係分別與W&W Communications及Cavium Networks合作，結合兩家公司所研發的H.264超低延遲影像編解碼器，來實現在家中任何地方同時傳輸多個高畫質影片串流且毫無誤差的解決方案。Rezvani透露，這些以市場標準所開發而成的參考設計，意味著未來在價格上將極具競爭力，對Quantenna在平面電視市場的擴展助益良多；目前該公司已與面板業者洽談合作，預計今年耶誕假期，相關終端產品即可問世。  

另一方面，Celeno則宣布與Cavium Networks合作開發出高可靠性、低延遲且傳輸範圍廣的無線高畫質多媒體介面(Wireless HDMI)參考設計方案，可用於取代現有HDMI傳輸線，並以標準的WiFi技術滿足在家中任何角落分享Full HD影片內容的需求。  

而為避免與現今WiFi晶片大廠正面交鋒，Quantenna與Celeno係將發展重心聚焦在家庭聯網與平面顯示器兩大市場。Rezvani指出，4×4晶片架構較2×2或3×3更為複雜，既有晶片業者若想投入，至少須花一年以上的時間重頭發展，而無法用現有產品進行改良，對Quantenna而言，將是乘勢崛起的大好時機。  

不過，儘管新進業者胸有成竹，但博通仍認為，2×2架構的WiFi方案對大多數家庭而言將具有較佳的性能價格比。Hurlston強調，相較之下，4×4架構的晶片價格不僅所費不貲，且對多媒體內容串流應用而言，吞吐量的品質良窳將比大小更重要，若無法維持穩定傳輸效能，即使吞吐量可高達600Mbit/s，都不如使用60Mbit/s但持久穩定的方案。

實現未壓縮HD內容無線傳輸　WHDI/WirelessHD另起爐灶  

正當WiFi陣營內部戰火升溫之際，以傳輸未經壓縮的高畫質內容為主要訴求的WHDI與WirelessHD陣營也步步進逼，讓高畫質影音無線傳輸市場形成三國鼎立的局面(表1)。

有別於WiFi技術係將高畫質影音即時壓縮後再進行傳送，WHDI與WirelessHD營陣則倡議直接以未經壓縮的影音內容進行傳輸，理由是其傳輸品質與效能可和纜線相媲美，並解決影音壓縮格式不相容的問題，達到更普遍的適用性，同時還可提高內容保護性，降低被盜版的疑慮。  

WHDI商用進展拔頭籌  

WHDI技術是由以色列無晶圓廠(Fabless)晶片設計公司Amimon所提出，使用5GHz免授權頻段來傳送未經壓縮的高畫質影音串流，最高資料率(Data Rate)可達3Gbit/s。Amimon同時也號召日立(Hitachi)、摩托羅拉(Motorola)、三星、夏普與新力等消費性電子大廠，組成WHDI技術聯盟(WHDI SIG)，共同制訂WHDI技術規範，力促其成為產業共通標準。  

Amimon行銷暨業務發展副總裁Noam Geri表示，以無線技術取代纜線來傳輸未經壓縮的影音內容，技術上相當困難；雖有許多業者嘗試投身此一領域，但多半忽略影像內容與數據資料在傳輸時對封包漏失程度的不同要求，而直接將影像壓縮後以傳輸一般資料用的數據機來傳送，使得顯示效果大打折扣；反觀該公司則是賦予影像封包較高的傳輸權重並利用專屬的影像數據機來傳送，因而可確保最終的顯示品質。  

截至目前，Amimon宣稱其WHDI晶片方案已出貨超過十萬顆，並獲得新力、三菱(Mitsubishi)與海信等家電業者，以及大型醫療設備製造商Skryker與專業廣播器材製造商IDX採用；台灣網通設備大廠友旺也於2008年底在美國零售市場推出以WHDI技術為基礎的多媒體裝置。  

此外，Amimon也倣效美商晶鐌(Silicon Image)推廣HDMI傳輸介面的做法，成立WHDI LLC全資子公司，負責WHDI技術推廣與授權等相關業務。日前更宣布聘請前HDMI Licensing, LLC總裁Leslie Chard擔任WHDI LLC的總裁一職，希望藉由其推廣HDMI的成功經驗與在產業界的影響力，進一步擴大WHDI在市場的滲透率。  

Geri強調，Amimon除提供晶片方案外，亦將相關技術貢獻至技術聯盟，讓其他業者可透過授權方式進入此一領域，甚或提出更先進的技術方案，共同推動WHDI成為產業標準。他並透露，WHDI也將採低權利金策略，讓使用者沒有誘因再去創立一個新的標準。

表1　802.11n、WHDI與WirelessHD技術特性比較　　　　　製表者：王智弘
規格 ＼ 無線技術	WiFi/802.11n	WirelessHD	WHDI
使用頻段	2.4/5GHz	60GHz	5GHz
傳輸率	74Mbit/s，最高可達600Mbit/s	最高達4Gbit/s	高達3Gbit/s
傳輸距離	約70～120公尺(室內)；約250公尺(室外)	10公尺	超過30公尺
穿透性	較佳	最差	尚可
傳送內容	有經壓縮	未經壓縮	未經壓縮
標準制定情形	IEEE 802.11n草案版	WirelessHD 1.0已於2008年1月底定	於2008年底完成WHDI 1.0版標準
支持成員	英特爾等超過三百家會員	博通、英特爾、樂金、Panasonic、三星、SiBEAM、新力、東芝	Amimon、日立、摩托羅拉、三星、夏普、新力、樂金
晶片供應商	英特爾、博通、邁威爾、創銳訊、雷凌、Quantenna、Celeno等	SiBEAM	Amimon
與其他技術共存情形	可與藍牙、FM等技術同存	N/A	透過頻譜管理，可與11n同時共存於系統中而不會相互干擾
授權費用	有	N/A	尚未決定
採用者	思科、巴比錄、友訊等知名網通設備大廠	Panasonic、樂金、Gefen、東芝等	海信、夏普、索尼、三菱、Skryker Endoscopy等

資料來源：Amimon、SiBEAM、Quantenna，新電子雜誌整理

WirelessHD進展漸入佳境

另一角逐高畫質影音無線傳輸技術寶座的標準，則是由無晶圓廠晶片設計公司SiBEAM所主導的WirelessHD；有別於WHDI使用已廣為運用的5GHz頻段，WirelessHD係利用鮮為人知的60GHz毫米波(mmWave)來進行傳輸，除可避免其他無線技術的干擾外，由於該頻段最大頻寬可達7GHz，因此可實現高達4Gbit/s以上的低延遲、高保密的傳輸性能，因而被視為最具發展潛力的無線技術。  

然而，要利用高頻段的60GHz無線電波進行傳輸，將面臨頻譜本身物理特性所帶來的諸多挑戰。首先，由於60GHz屬高頻率電波，因此電波指向性特別明顯，若傳輸端訊號無法維持在接受端的視線範圍內，則易造成斷訊或接收不良情形；此外，複雜的晶片設計、高昂的開發成本及龐大的天線與封裝尺寸，均是相關業者所面臨的棘手問題。  

對此，晶片業者已分別透過可即時調整的波束成形(Adaptive Beam Forming)與微陣列天線(Micro Array Antenna)技術，來解決指向性與天線封裝問題，並利用標準CMOS製程進行生產，達到低成本、小尺寸的要求。SiBEAM技術長Jeffrey M. Gilbert指出，該公司所研發出的Omnilink60解決方案，導入可調整波束成形技術，會自動尋找最佳的方向來聚集訊號波束，即使傳送訊號無法從視線方向直接送達，接收端仍可匯集從周圍牆面、天花板、地板或室內其他物體反射回來的訊號，達到非視線範圍的溝通。

不僅如此，SiBEAM也突破過去只能採用費用高昂的矽鍺(SiGe)或砷化鎵(GaAs)製程製造的限制，成功以CMOS製程實現60GHz電路設計，同時兼顧大量製造時對晶片效能、成本與尺寸的三大要求，為此一技術的普及奠定重要里程碑。此外，該公司也研發出多元(Multi-element)微陣列天線技術，利用現今標準化且極具成本效益的封裝製程在微小區域中同時整合許多天線，克服以往60GHz晶片封裝體積過於龐大的問題，並以最有效率的發射功率達成更高的傳輸頻寬與更遠的傳送距離。  

隨著技術瓶頸的迎刃而解，SiBEAM已於今年CES期間正式宣布量產其WirelessHD晶片方案並展出多款導入Omnilink60技術且符合WirelessHD 1.0標準版本的原型設計。而支持WirelessHD陣營的Panasonic與樂金(LG)，也分別於展會上發表首款採用SiBEAM解決方案所開發的54吋、1,080p Full HD且厚度僅1吋的高畫質電漿電視(PDP)--VIERA Z1，以及採用LED背光、240Hz刷新率(Refresh Rate)的55吋液晶電視--LHX。  

另一重要進展，則是WirelessHD聯盟日前所公布的相容性測試規範(CTS)1.0版本，而首家WirelessHD授權測試中心(ATC)相容驗證服務公司(Compliance Certification Services, Inc., CCS)則將於2009年第一季開始進行相關驗證工作，對WirelessHD技術的商用進展勢將帶來莫大幫助。