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发表于 2017-6-29
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Ramble是一款无线红外功放,它的造型也很独特。其颠覆了传统产品方方正正的形状,而改为圆柱状。而且,银、黑二色的搭配显得简约、大方,十分诱人。同时,它的放置也很随意,可以这样树立着,也可以挂在墙壁上,相当方便。其中,左侧这个是Ramble的接收器,而右侧这个是Ramble的发射器。
Ramble的技术支持,来源于改良后的红外无线技术。其在传输过程中,会经过ADC转换(模拟到数字的转换),将信号编码成数字串后发送,通过接收端接收后DA(数字到模拟的转换)解码输出到功放子系统。它的这个过程类似于S/PDIF光纤传输,传输不再有束缚了,音质也完全达到了CD级,即20-20kHz的水平,通过缜密高效的算法,制定了一套快速容错纠错的音频专用机制,使得这套设计可以真正实现实时传播,又能确保高音质。
此外,Ramble使用了3排供给15个红外发射器,进行红外线垂直发射。然后,通过其漫反射来完成来完成无障碍连接。所以,你不必担心发射器和接收器之间障碍物对于信号的干扰。
不过,有利也有弊。由于红外线的穿透力不强,所以Ramble目前还只是适合在一间屋子里使用,而不适合在多个屋子间使用。且它是一个立体声系统,而不是多声道系统。因此,目前还无法利用它来搭建无线的家庭影院。但就张总表示,漫步者正在着力进行其它无线技术的音频传输研究,相信不久的将来,以上两种问题都可以得到有效的解决。
除了红外之外,蓝牙也是一项较为普及的无线音频技术,相信绝大多数人对于这个名字并不陌生,因为在我们身边充斥着诸多这样的设备,而最典型的就是手机和笔记本。
蓝牙,英文名称为Bluetooth,是一种支持设备短距离通信的无线电技术。它最早的身影是出现在爱立信的1994方案中,其初衷是在研究移动电话和其他配件间进行低功耗、低成本无线通信连接的方法。而且,他们希望能够开发出一整套的规则,为设备间的通讯提供统一的标准协议。
蓝牙项目于1996年启动,并在1998年推出首个应用版本。而有意思的是,它最初版本的代号是0.7。随后,蓝牙技术不断发展,截止到2009年4月,蓝牙已经发布了多个版本,其中最新的为Bluetooth 3.0 + HS。而在这其间,也就是1999年5月20日,索尼爱立信、IBM、英特尔、诺基亚及东芝等业界龙头创立蓝牙技术联盟(SIG,Special Interest Group),共同制订蓝牙技术标准。
如同前面所说,蓝牙的版本实在是太多了,而每个版本的协议如何,我们也没有太深入的研究。但就应用来看,我们所熟知的是1.1、1.2、2.0和2.1等版本。所以,我们下面所介绍的蓝牙的工作原理、特点等,均是参考这几个版本的协议来说的。
在这里首先要确定的一点是:蓝牙应用的是全球通用的2.4GHz频段上,而我们后面还要讲述到的WiFi、2.4GHz也都是工作在这一频段上的。蓝牙在2.4GHz频段中划分为79个子频段,在工作时,蓝牙将会选用其中的均间隔的79个1MHz信道之间跳频,并依靠短包技术进行通信。
而蓝牙技术在工作时,采用的是一种分散式网络结构,即高速跳频(FH,Frequency Hopping)和时分多址(TDMA,Time DivesionMuli—access)等技术,在近距离内最廉价地将几台数字化设备(各种移动设备、固定通信设备、计算机及其终端设备、各种数字数据系统,如数字照相机、数字摄像机等,甚至各种家用电器、自动化设备)呈网状链接起来。
至于传输距离,蓝牙是一种短距离传输技术,其传输距离一般在10米以内。不过蓝牙有一点好处,就是功率较低,所以目前我们看到的蓝牙适配器一般都不大。
接下来,我们就为大家简单的介绍一下刚才所提到的1.1、1.2等版本的协议。
1.1规范主要是针对1.0规范的一些欠缺,其中一点就是确定在回话中设备的主/从关系,这样可以提高通讯的准确度。另外,1.1规范明确了蓝牙技术是在79个子频段上进行通信,而之前则是有79和23两种划分。
1.2版最大的改进在于增加了AFH可调式跳频技术(Adaptive Frequency Hopping)这项技术,并主要针对现有蓝牙协议和802.11b/g之间的互相干扰问题进行了全面的改进,防止用户在同时使用支持蓝牙和无线局域网(WLAN)的两种装置的时候出现互相干扰的情况。
相比之下,2.0版本的改进更大。它不仅提高了设备的多任务处理能力,也提高了多种蓝牙设备同时运行的能力。另外,带宽也有了极大的提升,其理论值从原来的1Mbps提高到3Mbps。
但目前我们常见的是2.0+EDR标准,其在原有2.0版本的基础上提升了数据传输速率,并且降低了功耗。而且,还规定了多个蓝牙设备的串联问题。这样一来,其传输距离理论上有望打到100m,速率可以达到10Mbps。
随后,2.1协议出炉。对于它,我们了解的比较少,其与2.0的区别具体有多少,还不是很清楚,但可以知道的是,2.1版本协议再次降低了功耗。
最后,我们再简单的说说3.0版本的蓝牙协议:它采用通用AMP(Gener ic Al ternate MAC/PHY)的全新交替射频技术,允许其协议栈针对任务动态地选择正确的射频。另外,3.0新标准的近距离传输速率将达到24Mbps(理论值)。而且,通过超宽带技术还能将这一数值提升到480Mbps、距离10米时传输速率能提升至100Mbps。
说到这里,我们不得不在靠一下题目:无线音频。蓝牙是一种无线技术没错,但我们要说的是它在音频传输中的应用。
首先来看带宽,蓝牙1.1和1.2协议中,带宽的理论数值在1Mbps,但在实际的应用当中,一般为748-810kbps。而到了2.0协议,带宽的理论数值达到了3Mbps,实际应用中约为1.8Mbps-2.1Mbps。而目前最高的,是3.0协议,前面我们说了,其理论带宽可以达到24Mbps。
在这里不得不提的是A2DP协议,这是因为早期版本的蓝牙协议,虽然在无线数据的传输方面还可以,但对音频的支持都很少——仅支持单声道的音频传输,且采样仅支持8bit/8KHz。而这种情况,直到A2DP加入才得以改观。
A2DP全名是Advanced Audio Distribution Profile,中文译为:蓝牙音频传输模型协定!其最主要的贡献就是加入了高品质采样的支持,从而可以支持使蓝牙技术可以支持16bit/44.1kHz。
此外,A2DP还从音频信号的编码解码、到交互界面,再到视频编码,A2DP均给出了详细的定义。其中,就包括允许Codec支持MP3、MPEG2、MPEG4 AAC、ATRAC等多种视频、音频编码。
目前,传输CD级别信号需要的理论带宽为1.4112Mbps,所以,2.0协议之后的蓝牙设备是可以胜任的。但目前音质很好的蓝牙音频设备非常少,我们认为这主要是厂商还有芯片提供商不努力的缘故。
另外,就是蓝牙的抗干扰能力较弱的问题了。刚才我们说了,蓝牙是工作在2.4GHz频段中的79个平均间隔的子频段上。而目前我们周边的蓝牙设备很多,所以很容易出现干扰。
不过,蓝牙也有一个优势,那就是经历了这么多年的发展,技术成熟度还是很高的。但正如刚才所说,就看做的用心不用心了。所以,目前我们看到的蓝牙音频设备,大都是廉价品。而还有一部分,就是高端产品了,很高端、很贵。
最后,我们在收集、整理资料的时候,还发现蓝牙也有低耗电的一些设定。而上表,就是典型蓝牙和低耗电蓝牙技术的一些区别。其中,最明显的一项就是在用途上:低功耗蓝牙少用于立体声音频流上。
结语
到目前为止,蓝牙依旧是无线音频中应用最多的技术,而且也是我们身边最常见的技术。其优势在于成本和技术成熟度,但是好产品比较少,主要还是不用心做的缘故吧。而现如今,2.4G技术开始崛起,并逐步被普通产品所应用。所以,蓝牙在无线音频中的地位将得到2.4G技术的强势挑战。结果自然是好的,那就是我们肯定会最终得到最理想的产品!
再说WiFi!WiFi的全称是:Wireless Fidelity,目前比较通俗的说法是:WiFi是一种无线技术,主要用于网络连接。这种说法并不能算错,因为我们平时接触最多的无线路由了,其特点就是利用WiFi技术来组建网络。
然而,这种说法并不严谨。首先,WiFi是一种可以将个人电脑、手持设备(如PDA、手机)等终端以无线方式互相连接的技术,而非单单组建无线网络。
其次,WiFi是一个无线网路通信技术的品牌,由Wi-Fi联盟(Wi-Fi Alliance)所持有,目的是改善基于IEEE 802.11标准的无线网路产品之间的互通性。所以,WiFi和IEEE 802.11标准是不能够完全划等号的。
说到这里,我们不得不补充一些有关于IEEE 802.11标准的东西——IEEE 802.11第一个版本发表于1997年,其中定义了介质访问接入控制层(MAC层)和物理层。物理层定义了工作在2.4GHz的ISM频段上的两种无线调频方式和一种红外传输的方式,总数据传输速率设计为2Mbit/s。两个设备之间的通信可以自由直接(ad hoc)的方式进行,也可以在基站(Base Station,BS)或者访问点(Access Point,AP)的协调下进行。
1999年,IEEE 802.11标准加上了两个补充版本:802.11a定义了一个在5GHz ISM频段上的数据传输速率可达54Mbit/s的物理层,802.11b定义了一个在2.4GHz的ISM频段上但数据传输速率高达11Mbit/s的物理层。
2.4GHz的ISM频段为世界上绝大多数国家通用,因此802.11b得到了最为广泛的应用。苹果公司把自己开发的802.11标准起名叫AirPort。1999年工业界成立了WiFi联盟,致力解决符合802.11标准的产品的生产和设备兼容性问题。WiFi为制定802.11无线网络的组织,并非代表无线网络。
和其它的技术一样,IEEE 802.11标准也经历了不断的完善和补充,才形成了现在这种技术应用规模。
● 802.11标准和补充
802.11 1997年,原始标准(2Mbit/s,2.4GHz频道)。
802.11a 1999年,物理层补充(54Mbit/s,5GHz频道)。
802.11b 1999年,物理层补充(11Mbit/s,2.4GHz频道)。
802.11c 符合802.1D的媒体接入控制层(MAC)桥接(MAC Layer Bridging)。
802.11d 根据各国无线电规定做的调整。
802.11e 对服务等级(Quality of Service, QoS)的支持。
802.11f 基站的互连性(Interoperability)。
802.11g 物理层补充(54Mbit/s,2.4GHz频道)。
802.11h 无线覆盖半径的调整,室内(indoor)和室外(outdoor)信道(5GHz频段)。
802.11i 安全和鉴权(Authentification)方面的补充。
802.11n 导入多重输入输出(MIMO)和40Mbit信道宽度(HT40)技术,基本上是802.11a/g的延伸版。
除了上面的IEEE标准,另外有一个被称为IEEE 802.11b+的技术,通过PBCC技术(Packet Binary Convolutional Code)在IEEE802.11b(2.4GHz频段)基础上提供22Mbit/s的数据传输速率。但这事实上并不是一个IEEE的公开标准,而是一项产权私有的技术(产权属于美国德州仪器,Texas Instruments)。
另外,也有一些被称为802.11g+的技术,在IEEE 802.11g的基础上提供108Mbit/s的传输速率,跟802.11b+一样,同样是非标准技术,由无线网络芯片生产商Atheros所提倡的则为SuperG。
好了,我们在来看一下WiFi技术在无线音频中应用的情况。首先,带宽是绝对绝对的没有问题:现如今我们见到的多是802.11g和802.11n的设备,而前者的理论带宽是54Mbps、后者的理论带宽是300Mbps,都远高于传输CD级信号需要的1.4112Mbps。
另外,WiFi在传输距离上也占有明显的优势。在前面,我们曾介绍蓝牙的传输距离也就是在10m左右。然而,WiFi是它的10倍,也就是在100m左右。所以,WiFi可以应用在一些比较大场景中,例如大型的会议室等。
但是WiFi也有自身的一些弊病,这里主要还是干扰的问题。因为,WiFi也是工作在2.4GHz-2.48 GHz ISM射频频段上的。其中,它是在22MHz带宽中的12个重叠信道中选用一个来使用。这样,也无法避免与其它WiFi设备,甚至是蓝牙、2.4G设备的冲突。
另外还有一点,但我们还没有仔细的验证,就当是传言吧,那就是:WiFi技术传输的无线通信质量不是很好,数据安全性能比蓝牙差一些。同时,WiFi在延迟方面,貌似也稍微多一些。
因此,WiFi用于音频的无线传播的前景还是不错的。尤其是带宽和距离上的优势,给WiFi增添了竞争的实力。不过,目前使用WiFi的设备还非常少,还需要厂商付出更大的精力!
在众多无线音频技术当中,目前被看好的,而且最有可能在普通音频设备中、大面积使用的是2.4G技术。
2.4G技术确切点儿说,应该叫做“2.4GHz非联网解决方案”。之所以这么命名,很简单,因为它和蓝牙、WiFi一样,都是工作在2.4-2.485GHz ISM无线频段上。而该频段在全世界几乎都是免费授权使用的。因此,在产品成本上面天生会有一些优势,有助于产品的大面积普及。
不过,采用2.4G技术的产品接收端和发送端在生长时便内置配对ID码,形成一对一模式。所以,不同品牌、不同产品之间的接收端和发送端不能混用,这就大大限制了该技术在其他领域的使用和普及。在这一点上,2.4G技术没有蓝牙那么灵活。
其实,一直注意我们该系列文章的朋友会发现:在2.4-2.485GHz ISM无线频段工作的可不止2.4G技术一家——我们刚讲解过的蓝牙、WiFi也都工作在这一频段上。那么,2.4G技术和它们比有哪些不同呢?
首先是带宽,2.4G技术的带宽为2Mbps,能够传输CD级的无线音频信号。相比之下,蓝牙2.0之后的版本都可以达到并远远超过这一数字。至于WiFi,那就更不用说了,它的带宽更高。
此外,2.4G技术的传输距离为10m,这和蓝牙的差不多,但近于WiFi。不过,10m这样的距离已经足够满足普通消费者在家中使用了。而且,2.4G设备的发射端和接收端并不需要连续性工作。所以,相对来说,它更省电。
但在众多不同之中,2.4G技术有一项非常占有优势——那就是抗干扰能力较蓝牙、WiFi更好一些。而这主要还是在于其工作原理,和采用的调频方式方面的原因。
2.4G技术使用的是自动调频技术,理解起来很容易——它就是说:2.4G设备在工作时,如果发现该频段经常被占用,它就会自动跳到一个无人使用的频段,这种跳频的方法随意性很强。
而蓝牙是普通2.4G无线技术上增加了自适应调频技术(adaptive frequency hopping,AFM ),实现全双工传输模式,并实现1600次/秒的自动调频。不过,我们也曾说到蓝牙将2.4-2.485GHz ISM平均划分为79个子频段,所以其跳频也就是在这79个频段中进行。所以,还是容易出现相互干扰的情况。
至于WiFi,它是在2.4-2.485GHz ISM频段中的、22MHz带宽中的12个重叠信道中选用一个来使用。因此,它的可选择性面更窄,相对也容易出现干扰的情况。
目前,就技术成熟度来讲,蓝牙在无线音频方面无疑占有最有利的地位。但2.4G技术也不甘示弱,正在逐步进入稳定和成熟期。现在,已经有多种采用2.4G技术的无线音频解决方案。而且,产品也在逐渐的丰富。
其中,耳机类产品更多一些,在国内比较有代表性的有雷柏、魅格等。尤其是雷柏,其99元的2.4G耳机H1000已经于近日发售,销量很大。
而除了这些之外,雷柏还推出了用于音箱使用的2.4G无线适配器。虽然,我们现在还没有看到其真实产品,但随着雷柏这些99元的无线耳麦、音箱专用无线适配器的出现,无线音频大范围普及的时代即将到来!
以上我们所讲的FM、AM也好,2.4G技术也好,还都是我们比较熟知的一些无线音频技术。那接下来,我们再为大家介绍一些不常见的、以及面向于未来的新兴技术!
先来看RF射频技术,射频的英文全称是:Radio Frequency,其表示的是可以辐射到空间的电磁频率,频率范围从300KHz-30GHz之间。而我们通常所说的RF射频,其实就是射频电流,它是一种高频交流变化电磁波的简称。
在实际的应用中,每秒变化小于1000次的交流电称为低频电流,大于10000次的称为高频电流,而射频就是这样一种高频电流,我们熟悉的有线电视系统就是采用射频传输方式。
其实,RF射频技术并不新颖,而是一项非常非古老的技术。RF射频技术和我们通常所说的无线传输有很大的关系:将电信息源(模拟或数字的)用高频电流进行调制(调幅或调频),形成射频信号,经过天线发射到空中;远距离将射频信号接收后进行反调制,还原成电信息源。这一过程称为无线传输,其中应用的是RF射频技术。
不过,目前我们手上关乎RF射频技术的资料还很少,但已知的是它的传输距离比较远——近期,耳神就已经开发出RF无线魔盒,用于音频传输,其传输距离为50m,远超过蓝牙、2.4G等。至于其带宽及干扰问题,我们还没有细究。
DAB数字广播也是目前正在应用的无线音频传输技术,只是目前主要在欧洲流行,而国内用的相对来说较少,但在北京、广东等地已经有采用DAB的广播了。
DAB是Digital Audio Broadcasting的简写,它DAB是继AM、FM传统模拟广播之后的第三代广播——数字信号广播,它的出现是广播技术的一场革命。数字广播具有抗噪声、抗干扰、抗电波传播衰落、适合高速移动接收等等优点。它提供CD级的立体声音质量,信号几乎零失真,可达到“水晶般透明”的发烧级播出音质,特别适合播出“古典音乐”、“交响音乐”、“流行音乐”等,极其受到专业音乐人、音乐发烧友和音响发烧友的追捧!而且,在一定范围内不受多重路径干扰影响,以保证固定、携带及移动接收之高质量。
相比模拟广播,DAB这种数字广播最大的特点有两个。一就是带宽,DAB可以传输任何文本甚至是图像信号。因此,你不必为其品质所担心。据悉,DAB广播的信噪比起码在95db以上,编码率则达到了192Kbps,远超过一般的MP3,从而接近CD的音质。
其二就是,数字信号传输抗干扰和抗电波衰减的特性,DAB广播十分适用于在激烈的移动环境中使用,例如车载等。
就此来看,如果说2.4G技术最适合于普通的民用级设备、适用于小范围的使用的话,那么,DAB数字广播就适用于广域的高质量音频传输了。只不过,这需要全面改变目前的广播系统,这是很大的工程,也很难、很麻烦。
接下来,我们再来看三种新兴的无线技术,它们分别是:UWB、WiHD和WDHI。
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