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TWS मुख्य नियंत्रण चिप्स की लड़ाई, विलंब, शोर कम करने और स्थिरता के बीच संतुलन
2021-12-28
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इलेक्ट्रॉनिक एंथुज़ियास्ट नेटवर्क की रिपोर्ट (टेक्स्ट/झोउ काइयांग) के अनुसार, कई वायरलेस कनेक्शन तकनीकों में से, ब्लूटूथ ने ट्रू वायरलेस हेडफ़ोन (TWS) की बदौलत एक बार फिर बाज़ार में धूम मचा दी है। ब्लूटूथ हेडसेट अब कोई नई तकनीक नहीं है, लेकिन TWS के आने से इस उत्पाद से जुड़ी अधिकांश समस्याओं का समाधान हो गया है। आजकल, प्रमुख मोबाइल फ़ोन और हेडसेट निर्माता नए TWS हेडसेट उत्पाद लॉन्च कर रहे हैं और शोर कम करने और आवाज़ नियंत्रण जैसी अतिरिक्त सुविधाओं के लिए शक्तिशाली मुख्य नियंत्रण चिप्स का उपयोग कर रहे हैं। यह सब ब्लूटूथ 4.0 में शामिल किए गए कम बिजली खपत वाले प्रोटोकॉल BLE के लाभ से भी संभव हो पाया है।
एबीआई रिसर्च के अनुसार, 2023 में बीएलई उपकरणों की संख्या 1.6 अरब तक पहुंच जाएगी, जो 2018 से 2023 तक 27% की चक्रवृद्धि वार्षिक वृद्धि दर हासिल करेगी। स्मार्ट होम, इंटरनेट ऑफ थिंग्स और अन्य अनुप्रयोगों में बीएलई तकनीक की निरंतर लोकप्रियता के साथ, यह तकनीक 2010 में अपनी शुरुआत के बाद से लगातार बढ़ रही है और बीएलई ऑडियो अनुप्रयोगों में उछाल के कारण ब्लूटूथ बाजार में एक प्रमुख केंद्र बन गई है। ब्लूटूथ 5.2 के लॉन्च के साथ, बीएलई ने उच्च गुणवत्ता वाले ऑडियो ट्रांसमिशन के लिए बीएलई ऑडियो तकनीक विकसित की है।
वायरलेस वायरलेस सिस्टम (TWS) का मूल आधार इसका मुख्य कंट्रोल चिप है, जो विभिन्न ब्लूटूथ हेडसेट के प्रदर्शन और विशेषताओं को निर्धारित करता है। स्ट्रेटेजी एनालिटिक्स के अनुसार, एयरपॉड्स सीरीज़ की बदौलत 2019 में Apple ने TWS बाज़ार का 50% हिस्सा हासिल किया था। Apple के अलावा, बाज़ार में कौन-कौन से प्रतिस्पर्धी TWS टर्मिनल उत्पाद उपलब्ध हैं और उनके मुख्य कंट्रोल चिप कौन से हैं?
ब्रॉडकॉम
गैलेक्सी बड्स लाइव / समाचार
सैमसंग द्वारा पिछले साल लॉन्च किए गए गैलेक्सी बड्स को अमेरिकी उपभोक्ता रिपोर्ट्स द्वारा 2019 का सर्वश्रेष्ठ वायरलेस वायरलेस हेडसेट घोषित किया गया था। इस हेडसेट को न केवल AKG द्वारा डिज़ाइन किया गया था, बल्कि इसमें ब्रॉडकॉम की BCM43014 मुख्य कंट्रोल चिप का भी इस्तेमाल किया गया था। ब्रॉडकॉम ने बताया कि यह चिप सेमीकंडक्टर विशेषज्ञता और वायरलेस ऑडियो इंजीनियरिंग तकनीक के वर्षों के अनुभव का संगम है। ब्लूटूथ 5 प्रोटोकॉल को सपोर्ट करने के साथ-साथ, यह बैकग्राउंड नॉइज़ को कम करने के लिए उन्नत ध्वनिक एल्गोरिदम का सहज रूप से एकीकृत उपयोग करती है।
एक्टिव नॉइज़ रिडक्शन वाले TWS हेडफ़ोन के बाज़ार को बढ़ाने के लिए, सैमसंग ने इस साल दो नए उत्पाद लॉन्च किए। साल की शुरुआत में लॉन्च हुए गैलेक्सी बड्स प्लस और इस महीने लॉन्च हुए गैलेक्सी बड्स लाइव, दोनों में ब्रॉडकॉम की नई मुख्य कंट्रोल चिप BCM43015 का इस्तेमाल किया गया है। यह चिप MCU के रूप में ARM Cortex-M4 और सेंसर सेंट्रल प्रोसेसर के रूप में ARM Cortex-M0+ का उपयोग करती है। BCM43015 लो पावर शैडो टेक्नोलॉजी (LPST) और एक्सटेंडेड सिंक्रोनस कनेक्शन (eSCO) को भी सपोर्ट करती है, और रेडियो फ्रीक्वेंसी इंटरफेरेंस को कम करने के लिए एडेप्टिव फ्रीक्वेंसी हॉपिंग टेक्नोलॉजी (AFH) का उपयोग करती है। इसके अलावा, चिप में ऑडियो सबसिस्टम के रूप में कैडेंस का Xtensa Hifi-3 DSP कोर भी अंतर्निहित है, जो बैटरी वोल्टेज की निगरानी के लिए डुअल-चैनल 12-बिट ADC का उपयोग करता है।
क्वालकॉम
QCC3040 संरचना आरेख / क्वालकॉम
क्वालकॉम द्वारा सीएसआर के अधिग्रहण के बाद से, सीएसआर की मदद से विकसित ब्लूटूथ चिप्स ने बाज़ार का अधिकांश हिस्सा अपने कब्ज़े में कर लिया है, और अब स्वाभाविक रूप से वायरलेस वायरलेस (टीडब्ल्यूएस) भी इस बाज़ार के अवसर को हाथ से जाने नहीं देगा। इस वर्ष जारी किए गए उच्च-स्तरीय ब्लूटूथ चिप QCC514x के अलावा, क्वालकॉम ने एंट्री-लेवल और मिड-रेंज बाज़ारों के लिए QCC304x सीरीज़ भी लॉन्च की है। उदाहरण के लिए, QCC3040 चिप को ही लें। यह चिप दो 32-बिट प्रोसेसर (उच्चतम आवृत्ति 32MHz) और एक 120MHz कॉन्फ़िगर करने योग्य डीएसपी कोर का उपयोग करती है, जो पिछली पीढ़ी की QCC300x सीरीज़ की तुलना में ऊर्जा खपत को 70% तक कम करती है। QCC3040 में डिजिटल नॉइज़ रिडक्शन तकनीक अंतर्निहित है, जिससे बिजली की खपत बेहद कम होती है और यह नवीनतम ब्लूटूथ 5.2 प्रोटोकॉल को सपोर्ट करती है।
बेहतरीन परफॉर्मेंस के अलावा, क्वालकॉम के ब्लूटूथ चिप का सबसे बड़ा फायदा ऑडियो कोडेक प्रोटोकॉल के लिए इसका सपोर्ट है। क्वालकॉम का aptX वर्तमान में TWS हेडसेट में सबसे अधिक अनुकूलनीय प्रोटोकॉल कहा जा सकता है। इसमें स्थिरता पर केंद्रित aptX Adaptive, ध्वनि गुणवत्ता पर केंद्रित aptX HD और कम लेटेंसी पर केंद्रित aptX LL (लो लेटेंसी) शामिल हैं।
Apple
एयरपॉड्स पहली पीढ़ी / एप्पल
एयरपॉड्स ने रातोंरात ट्वाइस को लोकप्रिय बना दिया। इसके पहले जेनरेशन के प्रोडक्ट में एप्पल द्वारा विकसित W1 चिप का इस्तेमाल किया गया था। हालांकि, बाद में लॉन्च हुए दूसरे जेनरेशन के प्रोडक्ट्स और एयरपॉड्स प्रो में एप्पल ने नई H1 चिप का इस्तेमाल किया।
नई चिप न केवल ब्लूटूथ 4.2 प्रोटोकॉल को 5.0 में अपग्रेड करती है, बल्कि कॉल लाइफ को भी 50% तक बढ़ा देती है। एप्पल का दावा है कि H1 चिप की बदौलत एयरपॉड्स प्रो के नए मॉडल 1.5 गुना तेज कनेक्शन स्पीड हासिल कर सकते हैं, साथ ही ब्लूटूथ सिग्नल की स्थिरता, स्पीड और दूरी में सुधार कर सकते हैं, लेटेंसी को 30% तक कम कर सकते हैं और नए वॉयस कंट्रोल फंक्शन जोड़ सकते हैं।
हुआवेई
किरिन A1 चिप / हुवाई
हुआवेई ने फ्रीबड्स 3 में किरिन ए1 चिप का इस्तेमाल किया है, जो ब्लूटूथ 5.1 सर्टिफिकेशन पास करने वाला दुनिया का पहला SoC भी है। इस चिप में कॉर्टेक्स-एम7 प्रोसेसर लगा है जिसकी अधिकतम फ्रीक्वेंसी 200MHz और अधिकतम पावर खपत 10 uA/MHz है, जो इंडस्ट्री के 30 uA/MHz पावर खपत मानक से काफी कम है। चिप में नई डुअल-चैनल सिंक्रोनस ट्रांसमिशन टेक्नोलॉजी और 356MHz हाई-रेट ऑडियो प्रोसेसिंग यूनिट भी है, जो न केवल स्थिर और तेज़ ब्लूटूथ कनेक्शन प्रदान करती है, बल्कि ऑडियो और वीडियो सिंक्रोनाइज़ेशन में होने वाली देरी को भी कम करती है। किरिन ए1 रियल-टाइम 3A कॉल नॉइज़ रिडक्शन एल्गोरिदम और एडेप्टिव नॉइज़ रिडक्शन (ANR) का उपयोग करके 15dB तक पर्यावरणीय शोर को कम करता है, और कॉल पर दूसरे पक्ष से आने वाली प्रतिध्वनि को रोकने के लिए इको कैंसलेशन (AEC) का उपयोग करता है।
दोहरे चैनल की सिंक्रोनस ट्रांसमिशन तकनीक / हुआवेई
हुआवेई ने अपनी स्व-विकसित डुअल-चैनल सिंक्रोनस ट्रांसमिशन तकनीक के माध्यम से विलंब और बिजली की खपत की समस्याओं का समाधान किया है। पारंपरिक TWS हेडसेट मुख्य हेडसेट को बाएँ और दाएँ चैनल एक साथ भेजते हैं, और फिर उसे द्वितीयक हेडसेट को अग्रेषित करते हैं। इससे कम अग्रेषण दक्षता, अधिक विलंब, डिस्कनेक्शन और अधिक बिजली की खपत जैसी समस्याएं उत्पन्न होती हैं। इसके अलावा, चूंकि ब्लूटूथ और 2.4GHz वाई-फाई एक ही आवृत्ति बैंड का उपयोग करते हैं, इसलिए वे आसानी से एक दूसरे के साथ हस्तक्षेप कर सकते हैं। यह तकनीक दो हेडसेट को क्रमशः बाएँ और दाएँ चैनलों से संचार प्राप्त करने की अनुमति देती है, जिससे बिजली की खपत 50% तक कम हो जाती है, जो ब्लूटूथ 5.2 में LE सिंक्रोनाइज़ेशन चैनल के समान है।
हेंगक्सुआन टेक्नोलॉजी
Honor Flypods 3 / Huawei
FreeBuds 3 से पहले, Huawei के TWS उत्पादों में मुख्य रूप से Hengxuan Technology की मुख्य कंट्रोल चिप का इस्तेमाल होता था। उदाहरण के लिए, Huawei Freebuds 2 Pro और Honor FlyPods 3 दोनों में Hengxuan Technology की BES2300 चिप लगी है। BES2300 चिप 28 nm HKMG CMOS प्रक्रिया पर आधारित है, इसमें Cortex-M4F कोर इंटीग्रेटेड है और यह ANC एक्टिव नॉइज़ रिडक्शन को सपोर्ट करती है, जिसका औसत नॉइज़ रिडक्शन प्रभाव 25dB है। Huawei के अलावा, Xiaomi के Air2s और Oppo Enco W51 जैसे कई घरेलू हेडफोन ब्रांड भी Hengxuan Technology की ब्लूटूथ चिप का इस्तेमाल करते हैं।
पारंपरिक TWS समाधानों की प्रसार समस्या को हल करने के लिए, हेंगक्सुआन टेक्नोलॉजी ने अपना खुद का समाधान - LBRT लो-फ्रीक्वेंसी फॉरवर्डिंग तकनीक भी लॉन्च की है। यह तकनीक मुख्य और सेकेंडरी हेडफ़ोन के सिग्नल को लो फ्रीक्वेंसी बैंड (10-15MHz) में बनाए रखने की अनुमति देती है, जिससे कम बिजली की खपत और कम विलंबता प्राप्त होती है, साथ ही 3Mbps की उच्च बिट दर पर संगीत प्रसारण भी संभव होता है।
Realtek
रियलटेक ने 2018 में ब्लूटूथ 5.0 चिप सॉल्यूशन RTL8763B को TWS के लिए लॉन्च किया। इस चिप में 32-बिट ARM Cortex-M4F प्रोसेसर और एक अल्ट्रा-लो-पावर DSP कोर शामिल है। इसकी बेस बैंड फ्रीक्वेंसी 40MHz है, ROM का आकार 768KB है और यह उन्नत टेन्सिलिका हाई-फाई-मिनी 24-बिट DSP कोर का उपयोग करता है।
RTL8773C ग्राफिक्स / Realtek
पिछले साल, रियलटेक ने एक नए नॉइज़ रिडक्शन चिप सॉल्यूशन, RTL8773 सीरीज़ की घोषणा की थी। यह चिपसेट एनवायरनमेंटल नॉइज़ रिडक्शन (ENC) और हाइब्रिड एक्टिव नॉइज़ रिडक्शन (ANC) को सपोर्ट करता है। रियलटेक ने बताया कि यह चिप न केवल अपने एक्टिव नॉइज़ रिडक्शन एल्गोरिदम को सपोर्ट करता है, बल्कि थर्ड-पार्टी एल्गोरिदम को भी सपोर्ट करता है, जिससे नॉइज़ रिडक्शन का प्रभाव 40dB तक हो सकता है। इस सीरीज़ का RTL8763BFP चिप लो-लेटेंसी वाले एप्लिकेशन पर केंद्रित है और 100ms या उससे भी कम लेटेंसी प्राप्त कर सकता है। अन्य मुख्य कंट्रोल चिप्स, जैसे कि Huawei Freebuds 3 (Kirin A1: 190ms), vivo TWS इयरफ़ोन (QCC5126: 180ms) और Airpods Pro (H1: 144ms) की तुलना में यह एक बड़ा लाभ है।
ऐरोहा
WF-1000XM3 हेडफ़ोन / सोनी
लुओफा टेक्नोलॉजी 2017 में मीडियाटेक ग्रुप का हिस्सा बनी और सोनी के TWS उत्पादों की मुख्य चिप आपूर्तिकर्ता भी है। सोनी के नवीनतम नॉइज़-कैंसलिंग TWS हेडफ़ोन, WF-1000XM3 में लुओफा की AB1552A चिप (मीडियाटेक मॉडल MT2811SP) का उपयोग किया गया है। सोनी ने इन हेडफ़ोन में अपना खुद का नॉइज़-कैंसलिंग प्रोसेसर QN1e भी जोड़ा है। 2019 में, लुओफा ने हाइब्रिड एक्टिव नॉइज़ रिडक्शन मेन कंट्रोल चिप सॉल्यूशन AB155x लॉन्च किया। इस चिप सीरीज़ में 156MHz की अधिकतम फ़्रीक्वेंसी वाला बिल्ट-इन ARM Cortex-M4 प्रोसेसर और 312MHz की अधिकतम फ़्रीक्वेंसी वाला टेन्सिलिका HiFi मिनी DSP कोर है। इसके अलावा, AB155x में स्व-विकसित MCSync (मल्टीकास्ट सिंक्रोनाइज़ेशन) तकनीक का उपयोग किया गया है। MCSync तकनीक द्वारा समर्थित TWS हेडसेट अधिक स्थिर कनेक्शन प्राप्त कर सकते हैं, ऑडियो में रुकावट और विलंबता को कम कर सकते हैं, और हाई-रेस ऑडियो डिकोडिंग का समर्थन कर सकते हैं।
सारांश
पारंपरिक ब्लूटूथ हेडसेट या नॉइज़-कैंसलिंग ब्लूटूथ हेडसेट की तुलना में, TWS हेडसेट की बैटरी लाइफ, नॉइज़ रिडक्शन इफेक्ट और साउंड क्वालिटी में कुछ कमी होती है। लेकिन आकार और बिजली की खपत की सीमाओं को देखते हुए, यह समझौता स्वाभाविक है। हालांकि, ब्लूटूथ चिप प्रोसेसिंग तकनीक में और सुधार के साथ, भविष्य में ब्लूटूथ चिप्स के प्रदर्शन में अभूतपूर्व प्रगति होगी।
विलंब और हस्तक्षेप को कम करने के लिए, कई चिप निर्माताओं ने अपने-अपने समाधान प्रस्तुत किए हैं। हालांकि, जैसे-जैसे ब्लूटूथ 5.2 का बाज़ार में विस्तार हो रहा है, भविष्य में LE सिंक्रोनाइज़ेशन चैनलों का समान रूप से उपयोग होने की संभावना है। ब्लूटूथ टेक्नोलॉजी एलायंस के उत्पाद प्रमाणन पृष्ठ से पता चलता है कि कई टर्मिनल, चिप और आईपी निर्माता अगली पीढ़ी के ब्लूटूथ 5.2 उत्पादों को तैयार करना शुरू कर रहे हैं। इस दृष्टि से, ब्लूटूथ हेडसेट के क्षेत्र में ट्विन-वॉशिंग हेडसेट का बोलबाला होने का युग जल्द ही आ सकता है।
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