Service Hotline
Aktualności
Aktualności
Bitwa głównych układów sterujących TWS, równowaga między opóźnieniem, redukcją szumów i stabilnością
2021-12-28
307
Electronic Enthusiast Network donosi (Tekst/Zhou Kaiyang): Spośród wielu technologii łączności bezprzewodowej, Bluetooth ponownie wywołał falę szaleństwa rynkowego dzięki prawdziwie bezprzewodowym słuchawkom (TWS). Zestawy słuchawkowe Bluetooth nie są już nowym produktem technologicznym, ale pojawienie się TWS rozwiązało problemy większości użytkowników. Obecnie główni producenci telefonów komórkowych i zestawów słuchawkowych zaczęli wprowadzać na rynek nowe zestawy słuchawkowe TWS i wykorzystują wydajne układy sterujące, aby realizować dodatkowe funkcje, takie jak redukcja szumów i sterowanie głosowe. Wszystko to korzysta również z protokołu BLE o niskim poborze mocy, dodanego do Bluetooth 4.0.
Według ABI Research, liczba urządzeń BLE osiągnie 1.6 miliarda w 2023 roku, osiągając średnioroczną stopę wzrostu na poziomie 27% w latach 2018-2023. Dzięki ciągłej popularności technologii BLE w inteligentnym domu, Internecie Rzeczy i innych zastosowaniach, technologia ta stale się rozwija od momentu jej pojawienia się w 2010 roku i stała się gorącym punktem na rynku Bluetooth dzięki gwałtownemu wzrostowi liczby aplikacji audio BLE. Wraz z wprowadzeniem Bluetooth 5.2, BLE rozwinęło technologię LE Audio, zapewniającą wysokiej jakości transmisję dźwięku.
Sercem TWS jest główny układ sterujący, który fundamentalnie decyduje o wydajności i funkcjonalności różnych zestawów słuchawkowych Bluetooth. Według Strategy Analytics, Apple zdobyło 50% udziału w rynku TWS w 2019 roku dzięki serii AirPods. Poza Apple, jakie są konkurencyjne terminale TWS na rynku i jakie są ich główne układy sterujące?
Broadcom
Galaxy Buds Live / 三星
Słuchawki Galaxy Buds, wprowadzone na rynek przez Samsunga w zeszłym roku, zostały uznane przez American Consumer Reports za najlepsze słuchawki TWS w 2019 roku. Słuchawki zostały nie tylko wyregulowane przez AKG, ale również wykorzystały główny układ sterujący BCM43014 firmy Broadcom. Firma Broadcom podkreśliła, że układ ten łączy w sobie wieloletnie doświadczenie w dziedzinie półprzewodników i technologii bezprzewodowej inżynierii dźwięku. Obsługując protokół Bluetooth 5, słuchawki wykorzystują zintegrowane, zaawansowane algorytmy akustyczne, aby redukować hałas otoczenia.
Aby poszerzyć rynek słuchawek TWS z aktywną redukcją szumów, Samsung wprowadził w tym roku na rynek dwa nowe produkty. Galaxy Buds Plus, wprowadzone na rynek na początku roku, oraz Galaxy Buds Live, wprowadzone na rynek w tym miesiącu, wykorzystują nowy układ sterujący Broadcom BCM43015. Układ wykorzystuje ARM Cortex-M4 jako mikrokontroler i ARM Cortex-M0+ jako centralny procesor czujnika. BCM43015 obsługuje również technologie Low Power Shadow Technology (LPST) i Extended Synchronous Connection (eSCO) oraz wykorzystuje technologię Adaptive Frequency Hopping (AFH) w celu redukcji zakłóceń częstotliwości radiowych. Ponadto układ ma wbudowany rdzeń DSP Xtensa Hifi-3 firmy Cadence jako podsystem audio, wykorzystujący dwukanałowy 12-bitowy przetwornik analogowo-cyfrowy (ADC) do monitorowania napięcia baterii.
Qualcomm
Schemat struktury QCC3040 / Qualcomm
Odkąd Qualcomm przejął CSR, układy Bluetooth z wykorzystaniem CSR zdominowały rynek, a teraz TWS naturalnie nie zamierza rezygnować z tej okazji. Oprócz zaawansowanego układu Bluetooth QCC514x, który ukazał się w tym roku, Qualcomm wprowadził również serię QCC304x dla rynku podstawowego i średniego. Weźmy na przykład układ QCC3040. Układ ten wykorzystuje dwa 32-bitowe procesory (najwyższa częstotliwość to 32 MHz) i konfigurowalny rdzeń DSP 120 MHz, co zmniejsza zużycie energii o 70% w porównaniu z poprzednią generacją serii QCC300x. QCC3040 posiada wbudowaną technologię cyfrowej redukcji szumów o wyjątkowo niskim poborze mocy i obsługuje najnowszy protokół Bluetooth 5.2.
Oprócz doskonałej wydajności, największą zaletą układu Bluetooth firmy Qualcomm jest obsługa protokołów kodeków audio. Protokół aptX firmy Qualcomm można uznać za najbardziej adaptacyjny spośród wszystkich obecnie dostępnych zestawów słuchawkowych TWS. Obejmuje on aptX Adaptive, który koncentruje się na stabilności, aptX HD, który koncentruje się na jakości dźwięku, oraz aptX LL (Low Latency), który koncentruje się na niskich opóźnieniach.
Apple
AirPods 1. generacji / Apple
Airpodsy, które jednym zamachem przyniosły popularność TWS, były produktem pierwszej generacji, w którym wykorzystano opracowany przez Apple układ W1. Jednak w produktach drugiej generacji i Airpodsach Pro, które pojawiły się później, Apple zastosowało nowy układ H1.
Nowy układ nie tylko ulepsza protokół Bluetooth 4.2 do wersji 5.0, ale także wydłuża czas połączeń o 50%. Apple twierdzi, że układ H1 pozwala kolejnym Airpodsom Pro osiągnąć 1.5-krotnie większą prędkość połączenia, jednocześnie poprawiając stabilność, prędkość i zasięg sygnału Bluetooth, redukując opóźnienie o 30% i dodając nowe funkcje sterowania głosowego.
Huawei
Układ Kirin A1 / Huawei
Huawei wykorzystuje układ Kirin A1 w słuchawkach FreeBuds 3, który jest również pierwszym na świecie układem SoC, który przeszedł certyfikację Bluetooth 5.1 w trybie dual-mode BT/BLE. Układ wykorzystuje procesor Cortex-M7 o maksymalnej częstotliwości 200 MHz i maksymalnym poborze mocy 10 uA/MHz, co jest wartością znacznie niższą od branżowego standardu poboru mocy 30 uA/MHz. Układ jest również wyposażony w nową technologię dwukanałowej transmisji synchronicznej i 356-MHz procesor audio o wysokiej częstotliwości, który nie tylko zapewnia stabilne i szybkie połączenie Bluetooth, ale także redukuje opóźnienia w synchronizacji dźwięku i obrazu. Kirin A1 wykorzystuje algorytm redukcji szumów połączeń w czasie rzeczywistym 3A i adaptacyjną redukcję szumów (ANR), aby zapewnić efekt redukcji szumów otoczenia o 15 dB, a także wykorzystuje redukcję echa (AEC), aby zapobiec pogłosowi od drugiej strony rozmowy.
Technologia transmisji synchronicznej dwukanałowej / Huawei
Huawei rozwiązuje problemy opóźnień i zużycia energii dzięki opracowanej przez siebie technologii dwukanałowej transmisji synchronicznej. Tradycyjne zestawy słuchawkowe TWS przesyłają jednocześnie lewy i prawy kanał do głównego zestawu słuchawkowego, a następnie przekazują je do dodatkowego zestawu słuchawkowego. Powoduje to problemy z niską wydajnością przekazywania, dużym opóźnieniem, rozłączaniem i wysokim poborem energii. Ponadto, ponieważ Bluetooth i Wi-Fi 2.4 GHz korzystają z tego samego pasma częstotliwości, mogą one łatwo zakłócać się nawzajem. Technologia ta pozwala dwóm zestawom słuchawkowym odbierać dane odpowiednio z lewego i prawego kanału, zmniejszając pobór energii o 50%, podobnie jak kanał synchronizacji LE w Bluetooth 5.2.
Technologia Hengxuan
Honor Flypods 3 / Huawei
Przed premierą FreeBuds 3, produkty TWS firmy Huawei korzystały głównie z głównego układu sterującego firmy Hengxuan Technology. Na przykład Huawei Freebuds 2 Pro i Honor FlyPods 3 mają wbudowany układ BES2300 firmy Hengxuan Technology. Układ BES2300 wykorzystuje proces technologiczny HKMG CMOS 28 nm, integruje rdzeń Cortex-M4F i obsługuje aktywną redukcję szumów ANC, ze średnim efektem redukcji hałasu na poziomie 25 dB. Oprócz Huawei, wiele krajowych marek słuchawek korzysta z układów Bluetooth firmy Hengxuan Technology, takich jak Xiaomi Air2s i Oppo Enco W51.
Aby rozwiązać problem propagacji w tradycyjnych rozwiązaniach TWS, firma Hengxuan Technology wprowadziła również własne rozwiązanie – technologię przekazywania niskich częstotliwości LBRT. Technologia ta pozwala na utrzymanie przekazywania sygnału między słuchawkami głównymi i dodatkowymi w paśmie niskich częstotliwości (10-15 MHz), co pozwala na osiągnięcie niskiego zużycia energii i niskich opóźnień, a jednocześnie umożliwia transmisję muzyki z wysoką przepływnością 3 Mb/s.
Realtek
Realtek wprowadził na rynek układ RTL8763B z podwójnym trybem pracy Bluetooth 5.0 dla TWS w 2018 roku. Układ składa się z 32-bitowego procesora ARM Cortex-M4F i rdzenia DSP o ultraniskim poborze mocy. Jego częstotliwość pasma podstawowego wynosi 40 MHz, pamięć ROM ma rozmiar 768 KB i wykorzystuje ulepszony 24-bitowy rdzeń DSP Tensilica Hi-Fi-mini.
Karta RTL8773C / Realtek
W zeszłym roku Realtek ogłosił nowy układ redukcji szumów – serię RTL8773. Ten układ obsługuje redukcję szumów otoczenia (ENC) oraz hybrydową aktywną redukcję szumów (ANC). Realtek wspomniał, że układ obsługuje nie tylko własny algorytm aktywnej redukcji szumów, ale także algorytmy innych firm, zapewniając redukcję szumów do 40 dB. Układ RTL8763BFP z tej serii koncentruje się na aplikacjach o niskich opóźnieniach i może osiągać opóźnienia rzędu 100 ms lub nawet niższe. Stanowi to znaczną przewagę w porównaniu z innymi głównymi układami sterującymi, takimi jak Huawei Freebuds 3 (Kirin A1: 190 ms), słuchawki Vivo TWS (QCC5126: 180 ms) i Airpods Pro (H1: 144 ms).
Airoha
Słuchawki WF-1000XM3 / Sony
Firma Luofa Technology została członkiem MediaTek Group w 2017 roku i jest również głównym dostawcą układów scalonych do produktów Sony TWS. Najnowsze słuchawki TWS firmy Sony z redukcją szumów, WF-1000XM3, wykorzystują układ AB1552A firmy Luofa (model MediaTek MT2811SP). Sony dodało również do słuchawek własny procesor redukcji szumów QN1e. W 2019 roku Luofa wprowadziła na rynek hybrydowy układ sterujący aktywną redukcją szumów AB155x. Ta seria układów ma wbudowany procesor ARM Cortex-M4 o maksymalnej częstotliwości 156 MHz oraz rdzeń Tensilica HiFi mini DSP o maksymalnej częstotliwości 312 MHz. Ponadto AB155x wykorzystuje samodzielnie opracowaną technologię MCSync (synchronizacji multicast). Zestawy słuchawkowe TWS obsługujące technologię MCSync zapewniają bardziej stabilne połączenie, redukują przerwy w dźwięku i opóźnienia, a także obsługują dekodowanie dźwięku Hi-Res.
streszczenie
W porównaniu z tradycyjnymi zestawami słuchawkowymi Bluetooth lub tradycyjnymi zestawami słuchawkowymi Bluetooth z redukcją szumów, zestawy słuchawkowe TWS charakteryzują się pewnym pogorszeniem żywotności baterii, skuteczności redukcji szumów i jakości dźwięku. Biorąc jednak pod uwagę ograniczenia rozmiaru i poboru mocy, taki kompromis jest naturalny. Jednak wraz z dalszym udoskonalaniem technologii chipów Bluetooth, chipy Bluetooth w przyszłości będą dokonywać przełomów w wydajności.
Aby zredukować opóźnienia i zakłócenia, wielu producentów układów scalonych wprowadziło własne rozwiązania. Jednak wraz ze wzrostem udziału Bluetooth 5.2 w rynku, kanały synchronizacji LE mogą być w przyszłości ujednolicone. Sądząc po stronie certyfikacji produktów Bluetooth Technology Alliance, wielu producentów terminali, układów scalonych i rozwiązań IP rozpoczyna prace nad kolejną generacją produktów Bluetooth 5.2. Z tego punktu widzenia, era zestawów słuchawkowych TWS może wkrótce nadejść jako całościowy trend w zestawach słuchawkowych Bluetooth.
Niniejszy artykuł jest przedrukowany z „Sieć entuzjastów elektroniki„Wspieramy ochronę praw własności intelektualnej. Prosimy o podanie oryginalnego źródła i autora przy przedruku. W przypadku naruszenia prosimy o kontakt w celu usunięcia.
