利用紅外技術(shù)解決音頻短距離無(wú)線(xiàn)傳輸難題

　　全球日趨無(wú)線(xiàn)化。短距應用的傳統連接方式是采用線(xiàn)纜。但這種方法滋生出大量問(wèn)題，比如限制移動(dòng)性，再則雜亂突兀的線(xiàn)纜遍布整個(gè)房間(如家里或辦公室)，不但不方便而且影響環(huán)境美觀(guān)。要在當今競爭激烈的市場(chǎng)獲得成功，現代短距離通信設備需要通過(guò)無(wú)線(xiàn)手段來(lái)實(shí)現與各類(lèi)資源簡(jiǎn)易且快捷的連接。

　　實(shí)現短距無(wú)線(xiàn)連接的一種方案是采用由政府機構特別分配的射頻(RF)波段，來(lái)發(fā)射/接收各類(lèi)不同信號。例如，某些消費電子應用產(chǎn)品的RF解決方案(如PC機聯(lián)網(wǎng))就是非常流行的可靠無(wú)線(xiàn)數據連接。不過(guò)，另一方面，用于實(shí)時(shí)、流媒體、家庭娛樂(lè )應用(如音頻和視頻)的基于RF的通信解決方案，很容易受到其它如WLAN (802.11)、藍牙、無(wú)繩電話(huà)等無(wú)線(xiàn)RF系統的干擾。所有這些基于RF的應用都采用免費但擁擠的2.4GHz 或 5/5.8GHz ISM RF頻段，很容易受到同頻干擾。

　　此外，家庭娛樂(lè )行業(yè)也為基于RF的設備設置了障礙。在該領(lǐng)域，連接必需保持超低延時(shí)以確保AV源產(chǎn)生的視頻圖像與無(wú)線(xiàn)連接音頻再現設備(即揚聲器)之間‘口型同步(lip sync)’。事實(shí)上，RF十分適合于無(wú)線(xiàn)數據鏈接，在出現干擾時(shí)可以對數據進(jìn)行重傳，但要實(shí)現未經(jīng)壓縮的hi-fi音頻流的可靠傳輸，就困難得多了。此外，用于手機、藍牙耳機等的RF還被懷疑若經(jīng)常使用，會(huì )對人體健康造成傷害，目前專(zhuān)業(yè)醫學(xué)文獻越來(lái)越頻繁地開(kāi)始討論這一問(wèn)題。

　　將紅外(IR)光作為無(wú)線(xiàn)通信媒介也非常流行。我們經(jīng)?？梢栽谑謾C、PDA及其它消費類(lèi)(CE)設備看到IR端口。據悉，目前帶有IR端口的設備基數已達近10億，同時(shí)，紅外遙控是室內無(wú)線(xiàn)控制的通信標準。盡管如此，傳統的IR解決方案對發(fā)射器和接收設備之間的視距和方向性有要求，這大大限制了其應用領(lǐng)域和對市場(chǎng)的吸引力。IR端口的數據傳輸率可以相當高，但作用距離非常短，對于IrDA設備為僅為10cm-100cm；或者距離可以長(cháng)些，但數據傳輸率卻非常低(例如遙控器應用)。

　　為了克服現有IR解決方案的這些問(wèn)題，同時(shí)避免RF通信問(wèn)題，Infra-Com公司已開(kāi)發(fā)出了基于漫射紅外 (DIR)技術(shù)的產(chǎn)品。DIR利用紅外光信號遇表面彈回的能力來(lái)避免傳統IR解決方案的對視距和方向性的要求。采用DIR，發(fā)射器產(chǎn)生的加載紅外信號輻射的信息在整個(gè)封閉空間(如房間、辦公室、實(shí)驗室)“彈跳”，然后被專(zhuān)門(mén)設計的高度靈敏的接收器收集。DIR技術(shù)擴大了紅外產(chǎn)品的作用距離，從而拓寬了其應用范圍。

　　1. 獨有的ASIC芯片組

　　Infra-Com公司為短距全方位無(wú)線(xiàn)光通信創(chuàng )建了首個(gè)真正的可投入市場(chǎng)的低成本技術(shù)平臺。Infra-Com基于DIR方案設計了一個(gè)獨有ASIC組(即芯片組)。IrGate依賴(lài)于從天花板、墻壁及其它表面的IR‘漫’ 反射和散射來(lái)建立高比特無(wú)線(xiàn)通信(見(jiàn)圖1)。

　　圖1：IrGate能以全方位形式在封閉空間內工作。它沒(méi)有視距要求，而且發(fā)射角度很大，也無(wú)需瞄準接收器進(jìn)行發(fā)射。

　　IrGate發(fā)射器采用一個(gè)IR LED陣列在封閉空間內進(jìn)行三維寬域發(fā)射，IrGate接收器則采用一個(gè)高度靈敏的接收器陣列來(lái)檢測已發(fā)射的殘留紅外能量，并再現原始信號，即使在光路徑上它已被嚴重吸收和衰減。

　　Infra-Com以小尺寸ASIC芯片組的形式銷(xiāo)售IrGate技術(shù)，這也是同類(lèi)中的首款產(chǎn)品。這種高度靈活解決方案的優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)得到了消費電子行業(yè)主流銷(xiāo)售商的測試和驗證，后者也已經(jīng)推出了嵌入IrGate的首批樣品。

　　IrGate的固有優(yōu)勢包括：

　　1. 低成本—像IrGate這種基帶類(lèi)型的紅外解決方案能夠降低制造工藝的成本。Infra-Com公司正在確立進(jìn)一步小型化的發(fā)展路線(xiàn)，這將導致每鏈路成本的大幅降低。

　　2. 可靠的高帶寬—IrGate現在可獲得22.5Mbps的原始比特率(進(jìn)一步發(fā)展可達50Mbps)；它可工作在不同的環(huán)境光照條件下(即自然光源和人造光源)，并提供固有劃分，即基于IrGate的通信/網(wǎng)絡(luò )能夠實(shí)現鄰近空間不受“帶寬復用”帶來(lái)的同頻干擾。

　　3. 避免RF技術(shù)問(wèn)題—IrGate與RF設備互不干擾；它避免了音頻/視頻流應用中的RF信號延時(shí)問(wèn)題；IR信號無(wú)法穿過(guò)墻壁，僅能在封閉空間內工作，從而確保了隱私和安全性。

　　4. 無(wú)頻率分配或監管問(wèn)題—IrGate屬于全球性的非監管技術(shù)。它無(wú)需政府進(jìn)行頻率分配或任何特定分類(lèi)；“綠色”IR信號不能穿透人體組織，無(wú)傷害人體之虞。

　　5. 可針對消費電子應用進(jìn)行修改—IrGate以一種小尺寸的芯片組實(shí)現，故可嵌入在許多不同類(lèi)的消費電子設備中；通過(guò)非常簡(jiǎn)明的參考設計為ODM/OEM提供‘即插即用’系統實(shí)現方案；它的數字ASIC(即與“外界”的接口)采用業(yè)界標準接口(如I2S)，與現有設備直接連接，故可保留最常用的系統架構。

　　2. 瞄準無(wú)線(xiàn)音頻領(lǐng)域

　　Infra-Com目前的應用焦點(diǎn)是無(wú)線(xiàn)音頻市場(chǎng)，它在這一領(lǐng)域積累了大量寶貴的技術(shù)、產(chǎn)品和市場(chǎng)經(jīng)驗。Infra-Com將繼續向前發(fā)展，以一系列預定義的下一代發(fā)展步驟，讓IrGate更靈活、更適合于這一特定市場(chǎng)。這些舉措將降低制造成本，同時(shí)提高功能和性能。公司的客戶(hù)將意識到系統價(jià)格的降低，除非他們?yōu)榱嗽贗rGate IC中增加更多功能性而嵌入多個(gè)不同的外設元件。

　　2.1 用于無(wú)線(xiàn)音頻通信的IrGT800芯片組系列

　　對于目前還在采用不方便的有線(xiàn)產(chǎn)品或如前所述易受干擾的低質(zhì)量RF解決方案的市場(chǎng)，用于無(wú)線(xiàn)音頻通信的IrGT800芯片組系列可提供高質(zhì)量且易于實(shí)現的解決方案。Infra-Com認識到了創(chuàng )建一個(gè)商業(yè)上可行的低成本半導體解決方案所面臨的復雜挑戰，這種方案必須能夠無(wú)線(xiàn)連接封閉空間/房間中的后方環(huán)繞聲揚聲器和多種音頻源設備，比如家庭影院系統、數字電視機和便攜式音樂(lè )設備(如iPod附件)。Infra-Com已順利開(kāi)始IrGT801A芯片組的出貨工作，這是業(yè)界首款具有高比特率DIR無(wú)線(xiàn)通信功能的芯片組。IrGT801A的紅外通信距離長(cháng)達25-50英尺(具體取決于環(huán)境條件和系統結構)，無(wú)視距或方向性要求，原始數據率(即在調制、FEC、成幀等之前的數據率)為20Mbps。IrGT801A具有超低延時(shí)(100微秒)優(yōu)點(diǎn)，尤其適合于高保真(hi-fi)音頻應用。此外，IrGT801A附帶有簡(jiǎn)單的硬件參考設計，不使用軟件和固件裝置，能夠輕松實(shí)現音頻應用的全無(wú)線(xiàn)通信鏈接?？傮w系統和鏈接可能包括高質(zhì)量的無(wú)線(xiàn)后方環(huán)繞聲、低音炮或其它揚聲器。而且，IrGT801A的集成和所有其它基于IrGate的ASIC一樣，都受益于該芯片組的小外形尺寸。

　　IrGT801A的主要規格如下：

　　1. 嵌入式I2S接口。I2S是一種公認的音頻行業(yè)標準—DVD、HTiB系統、CD、揚聲器放大器等所用PCB上的所有音頻IC，都采用這種通用的簡(jiǎn)單標準。

　　2. IrGT801A的發(fā)射(Tx) 和接收(Rx)端都包含有一個(gè)數字IC和一個(gè)模擬IC。數字IC作為整個(gè)芯片組的調制解調器/接口功能使用，而模擬IC則作為模擬光前端子系統的一部分。

　　3. 支持多達4個(gè)未壓縮(24 位)數字音頻通道(揚聲器)。

　　4. 在線(xiàn)前向糾錯(FEC)、自動(dòng)靜音功能、自動(dòng)揚聲器關(guān)斷功能、用戶(hù)指示LED。

　　2.2 增強型IrGT821 IC系列

　　Infra-Com的IrGT821下一代數字音頻IC目前也可大批量投產(chǎn)，該器件可提供比IrGT801A系列更先進(jìn)的功能。它同時(shí)增加了一個(gè)無(wú)線(xiàn)I2C控制通道和4個(gè)無(wú)線(xiàn)音頻通道，能夠控制無(wú)線(xiàn)揚聲器中的遠程外設資源 (如DAC、D類(lèi)放大器、數字信號處理器)。IrGT821 IC包括IrGT821ADT (Tx) 和 IrGT821ADR (Rx)部分，分別連接IrGT801A的LED驅動(dòng)器發(fā)射器和模擬接收器IC，如圖2所示：

　　圖2：IrGT821系統框圖。

　　IrGT821ADx數字芯片組具有以下增強型功能：

　　1. 接收器端無(wú)線(xiàn)音量/靜音控制。

　　2. 更高的音頻采樣率——高達96kHz，而現有IrGT801A的音頻采樣率只有48KHz。

　　3. 支持硬件和軟件模式——IrGT821同時(shí)支持單獨的硬件工作模式(類(lèi)似于IrGT801A)和軟件工作模式。在軟件模式下，IrGT821ADT發(fā)射器IC能