Горячая линия обслуживания
Новости
Новости
Битва основных управляющих чипов TWS: баланс между задержкой, шумоподавлением и стабильностью.
2021-12-28
307
Как сообщает Electronic Enthusiast Network (Текст/Чжоу Кайян), среди множества беспроводных технологий связи Bluetooth вновь вызвал волну рыночного ажиотажа благодаря беспроводным наушникам (TWS). Bluetooth-гарнитуры уже не являются чем-то новым, но появление TWS решило большинство проблем, с которыми сталкивались пользователи этого продукта. Сегодня крупные производители мобильных телефонов и гарнитур начали выпускать новые модели TWS-гарнитур, используя мощные чипы управления для реализации дополнительных функций, таких как шумоподавление и голосовое управление. Все это также стало возможным благодаря энергоэффективному протоколу BLE, добавленному в Bluetooth 4.0.
Согласно данным ABI Research, к 2023 году количество BLE-устройств достигнет 1.6 миллиарда, а среднегодовой темп роста с 2018 по 2023 год составит 27%. Благодаря постоянно растущей популярности технологии BLE в умном доме, Интернете вещей и других приложениях, эта технология стабильно развивается с момента своего появления в 2010 году и стала одним из самых востребованных направлений на рынке Bluetooth благодаря резкому росту числа BLE-аудиоприложений. С выходом Bluetooth 5.2 технология BLE разработала технологию LE Audio для высококачественной передачи звука.
Основной управляющий чип TWS, являющийся ядром системы, коренным образом определяет производительность и функциональность различных Bluetooth-гарнитур. По данным Strategy Analytics, в 2019 году Apple занимала 50% рынка TWS благодаря серии Airpods. Помимо Apple, какие еще конкуренты на рынке предлагают TWS-устройства и какие у них основные управляющие чипы?
Broadcom
Galaxy Buds Live / Смотреть
Наушники Galaxy Buds, выпущенные Samsung в прошлом году, были признаны лучшими TWS-наушниками 2019 года по версии американского издания Consumer Reports. Наушники не только были доработаны компанией AKG, но и использовали основной управляющий чип Broadcom BCM43014. Broadcom отметила, что этот чип сочетает в себе многолетний опыт в области полупроводников и технологии беспроводной аудиотехники. Поддерживая протокол Bluetooth 5, он использует интегрированные передовые акустические алгоритмы для снижения фонового шума.
Для расширения рынка беспроводных наушников TWS с активным шумоподавлением компания Samsung в этом году выпустила два новых продукта. Galaxy Buds Plus, выпущенные в начале года, и Galaxy Buds Live, выпущенные в этом месяце, используют новый основной управляющий чип Broadcom BCM43015. Чип использует ARM Cortex-M4 в качестве микроконтроллера и ARM Cortex-M0+ в качестве центрального процессора датчиков. BCM43015 также поддерживает технологию Low Power Shadow Technology (LPST) и Extended Synchronous Connection (eSCO), а также использует технологию Adaptive Frequency Hopping Technology (AFH) для снижения радиочастотных помех. Кроме того, в чип встроен процессор Cadence Xtensa Hifi-3 DSP в качестве аудиоподсистемы, использующий двухканальный 12-битный АЦП для мониторинга напряжения батареи.
Компания Qualcomm
Схема структуры QCC3040 / Quamcomm
После приобретения компанией Qualcomm компании CSR, чипы Bluetooth, созданные при поддержке CSR, заняли большую часть рынка, и теперь TWS, естественно, не собирается упускать эту рыночную возможность. В дополнение к высокопроизводительному чипу Bluetooth QCC514x, выпущенному в этом году, Qualcomm также представила серию QCC304x для начального и среднего ценового сегмента. Возьмем, к примеру, чип QCC3040. Этот чип использует два 32-битных процессора (максимальная частота — 32 МГц) и конфигурируемое ядро DSP с частотой 120 МГц, что снижает энергопотребление на 70% по сравнению с предыдущим поколением QCC300x. QCC3040 имеет встроенную технологию цифрового шумоподавления с чрезвычайно низким энергопотреблением и поддерживает новейший протокол Bluetooth 5.2.
Помимо превосходной производительности, главным преимуществом Bluetooth-чипа Qualcomm является поддержка аудиокодеков. Можно сказать, что протокол aptX от Qualcomm является наиболее адаптируемым среди современных TWS-гарнитур. Он включает в себя aptX Adaptive, ориентированный на стабильность, aptX HD, ориентированный на качество звука, и aptX LL (Low Latency), предназначенный для обеспечения низкой задержки.
Apple
AirPods 1-го поколения / Apple
Наушники Airpods, которые мгновенно сделали TWS популярными, в первом поколении использовали разработанный Apple чип W1. Однако во втором поколении и в последующих Airpods Pro Apple использовала новый чип H1.
Новый чип не только обновляет протокол Bluetooth 4.2 до версии 5.0, но и увеличивает время работы в режиме разговора на 50%. Apple утверждает, что чип H1 позволяет последующим моделям Airpods Pro достичь в 1.5 раза большей скорости соединения, одновременно улучшая стабильность, скорость и дальность передачи сигнала Bluetooth, снижая задержку на 30% и добавляя новые функции голосового управления.
Huawei
Чип Кирин А1 / Huawei
В наушниках FreeBuds 3 компания Huawei использует чип Kirin A1, который также является первым в мире SoC, прошедшим сертификацию Bluetooth 5.1 с поддержкой двухрежимного Bluetooth/BLE. Чип использует процессор Cortex-M7 с максимальной частотой 200 МГц и максимальным энергопотреблением 10 мкА/МГц, что значительно ниже отраслевого стандарта энергопотребления в 30 мкА/МГц. Чип также оснащен новой двухканальной технологией синхронной передачи и высокоскоростным аудиопроцессором с частотой 356 МГц, что не только обеспечивает стабильное и быстрое Bluetooth-соединение, но и уменьшает задержку синхронизации аудио и видео. Kirin A1 использует алгоритм шумоподавления 3A в реальном времени и адаптивное шумоподавление (ANR) для снижения уровня окружающего шума на 15 дБ, а также функцию подавления эха (AEC) для предотвращения эха от собеседника.
Технология двухканальной синхронной передачи / Huawei
Компания Huawei решает проблемы задержки и энергопотребления с помощью собственной разработанной технологии двухканальной синхронной передачи. Традиционные TWS-гарнитуры одновременно передают левый и правый каналы на основную гарнитуру, а затем перенаправляют их на дополнительную гарнитуру. Это приводит к проблемам низкой эффективности пересылки, большой задержке, разрывам соединения и высокому энергопотреблению. Кроме того, поскольку Bluetooth и Wi-Fi 2.4 ГГц используют один и тот же частотный диапазон, они могут легко создавать помехи друг другу. Данная технология позволяет двум гарнитурам принимать сигнал соответственно с левого и правого каналов, снижая энергопотребление на 50%, аналогично каналу синхронизации LE в Bluetooth 5.2.
Хэнсюань Технология
Honor Flypods 3 / Huawei
До появления FreeBuds 3, в продуктах Huawei TWS в основном использовался основной управляющий чип Hengxuan Technology. Например, Huawei Freebuds 2 Pro и Honor FlyPods 3 оснащены встроенным чипом BES2300 от Hengxuan Technology. BES2300 использует 28-нм техпроцесс HKMG CMOS, интегрирует ядро Cortex-M4F и поддерживает активное шумоподавление ANC со средним эффектом снижения шума на 25 дБ. Помимо Huawei, многие отечественные бренды наушников используют Bluetooth-чипы Hengxuan Technology, например, Xiaomi Air2s и Oppo Enco W51.
Для решения проблемы распространения сигнала, характерной для традиционных TWS-решений, компания Hengxuan Technology разработала собственное решение — технологию низкочастотной пересылки LBRT. Эта технология позволяет поддерживать пересылку сигнала от основных и дополнительных наушников в низкочастотном диапазоне (10-15 МГц), обеспечивая тем самым низкое энергопотребление и низкую задержку, а также высокую скорость передачи музыки — 3 Мбит/с.
Realtek
В 2018 году компания Realtek выпустила двухрежимный чип Bluetooth 5.0 RTL8763B для TWS-наушников. Чип состоит из 32-битного процессора ARM Cortex-M4F и сверхэкономичного ядра DSP. Его базовая частота составляет 40 МГц, объем ПЗУ — 768 КБ, и он использует улучшенное 24-битное ядро DSP Tensilica Hi-Fi-mini.
RTL8773CФото / Realtek
В прошлом году компания Realtek анонсировала новое решение для шумоподавления — серию RTL8773. Этот чипсет поддерживает подавление окружающего шума (ENC) и гибридное активное шумоподавление (ANC). Realtek отметила, что чип поддерживает не только собственный алгоритм активного шумоподавления, но и алгоритмы сторонних производителей, обеспечивая эффект шумоподавления до 40 дБ. RTL8763BFP в этой серии ориентирован на приложения с низкой задержкой и может достигать задержек в 100 мс и даже меньше. Это дает значительное преимущество по сравнению с другими основными управляющими чипами, такими как Huawei Freebuds 3 (Kirin A1: 190 мс), vivo TWS Earphone (QCC5126: 180 мс) и Airpods Pro (H1: 144 мс).
Айроха
Наушники WF-1000XM3 / Sony
Компания Luofa Technology стала членом MediaTek Group в 2017 году и является основным поставщиком чипов для TWS-наушников Sony. В новейших TWS-наушниках Sony с шумоподавлением, WF-1000XM3, используется чип Luofa AB1552A (модель MediaTek MT2811SP). Sony также добавила в наушники собственный процессор шумоподавления QN1e. В 2019 году Luofa выпустила гибридное решение на основе основного управляющего чипа активного шумоподавления AB155x. Эта серия чипов имеет встроенный процессор ARM Cortex-M4 с максимальной частотой 156 МГц и ядро Tensilica HiFi mini DSP с максимальной частотой 312 МГц. Кроме того, AB155x использует собственную технологию MCSync (Multicast Synchronization). Наушники TWS с поддержкой технологии MCSync обеспечивают более стабильное соединение, уменьшают прерывания звука и снижают задержку, а также поддерживают декодирование звука высокого разрешения.
резюме
По сравнению с традиционными Bluetooth-гарнитурами или традиционными Bluetooth-гарнитурами с шумоподавлением, TWS-гарнитуры имеют определенное ухудшение времени автономной работы, эффективности шумоподавления и качества звука. Но, учитывая ограничения по размеру и энергопотреблению, такой компромисс вполне естественен. Однако с дальнейшим совершенствованием технологии производства Bluetooth-чипов, в будущем Bluetooth-чипы совершат прорыв в производительности.
Для уменьшения задержек и помех многие производители микросхем предложили собственные решения. Однако, по мере расширения рыночной доли Bluetooth 5.2, в будущем может повсеместно использоваться синхронизирующий канал LE. Судя по странице сертификации продукции Bluetooth Technology Alliance, многие производители терминалов, микросхем и IP-блоков начинают подготовку следующего поколения продуктов Bluetooth 5.2. С этой точки зрения, эра TWS-гарнитур, занимающих всю нишу Bluetooth-гарнитур, может вскоре наступить.
Данная статья воспроизведена из "Сеть любителей электроники«В целях защиты прав интеллектуальной собственности, пожалуйста, указывайте первоисточник и автора при перепечатке. В случае обнаружения каких-либо нарушений, пожалуйста, свяжитесь с нами для удаления публикации».
Рекомендации
