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混迷深まるHDビデオの無線伝送：乱立する規格と技術の壁で（2/5 ページ）

» 2011年01月01日 00時00分公開

[Brian Dipert，EDN]

3/4ストリームへの対応へ

　無線システムの構成は、A×B：Cで表すことができる。ここで、Aはシステムで使用可能な送信アンテナまたはRFチェーンの最大数、Bは使用可能な受信アンテナまたはRFチェーンの最大数である。また、Cは、システムが使用可能な空間データストリームの最大数となる。例えば、2本のアンテナへの送信と3本のアンテナでの受信が可能で、2本のデータストリームを送受信できる場合、2×3：2となる。IEEE 802.11nのドラフト版では、最大4×4：4の構成を可能としている。IEEE 802.11nに対応した機器の一般的な構成は、2×2：2、2×3：2、および3×3：2である。これら3つの構成は、最大スループットは同一で、アンテナシステム構成のバリエーションだけが異なる。なお、3×3：3という4つ目の構成も一般的なものになりつつあるとされる。この構成の場合、データストリームが追加されているので、スループットが高まることになる。

写真1 3/4ストリームに対応した機器　（a）はApple社の「Time Capsule」。NETGEAR社の無線ブリッジ「WNHD3004」（b）において、Quantenna社の4ストリームのシリコン/アンテナアレイによる手法（c）が、初めて民生機器に採用された。

写真2 WiDiやUWBに対応した機器　東芝のノート型パソコン（a）とNETGEAR社の受信機（b）は、Intel社のWiDiを最初に実装したハードウエアである。本稿執筆時点では、現在でも業界に推進派が存在するUWB（c）よりも、うまく機能しているように見受けられる。

表1 WiDiのプラットフォーム仕様（2010年1月時点）　

　現在、市場に提供されているIEEE 802.11n対応機器の多くは、ミッドレンジからハイエンド向けの2ストリーム、またはエントリレベルおよびポータブル用途向けの1ストリームにしか対応していない。ただし、シリコンチップセットを搭載する3ストリームの機器も、米Atheros Communications社、米Intel社、米Marvell Technology Group社などの企業から提供され始めている。米Apple社は、同社の無線ルーター「Airport Extreme」と、無線ルーター内蔵型NAS「Time Capsule」の最新版に、それぞれ3ストリームの機能を搭載した（写真1（a））^＊4）。また、2010年1月に米ラスベガスで開催された『CES（Consumer Electronics Show）』でIntel社が発表した「WiDi（Wireless Display）」においても、3ストリームのサポートが中心になると報じられている（写真2）。なお、WiDiとは、パソコンのデジタルコンテンツを、HDMI対応のディスプレイに無線で伝送するというものである。表1に、発表時点でWiDiがサポートしていたプロセッサやコアロジックチップセット、ソフトウエアなどを示す。

　ワイヤレスチェーンのもう一端を担うのが、米NETGEAR社のアダプタ「PTV1000 Push2TV」のような受信機だ。この種の機器は、ディスプレイに接続するためにHDMIやコンポーネントビデオ出力を備える。PTV1000 Push2TVはWiDiに対応しており、米Sigma Designs社製のメディアプロセッサと、台湾Ralink社製で1ストリーム対応のIEEE 802.11nトランシーバを搭載している。WiDiが使用するオーディオ/ビデオコーデックについては明らかにされていないが、CESで披露されたデモンストレーションでは、フレームレートが十分に高いことが示され、画像の乱れはほとんど確認できなかった^＊5）。

　WiDiでは、送信機から受信機へデータを送信する際、約2秒の遅延が発生する。ただし、共通のワイヤレスエンドポイントから送信されるオーディオ/ビデオでは、こうした遅延は発生しない。現行世代のWiDiは、720pの画像解像度をサポートしており、伝送前にすべてのコンテンツの解像度を動的に720pに引き上げる。将来的には、1080pに対応する予定である。また、Intel社は、デジタルコンテンツの著作権保護技術であるHDCP（High-bandwidth Digital Content Protection）のサポートも計画している。これによって、DVDとBlu-rayコンテンツの再生が可能になる^＊6）。

　CESでは、NETGEAR社が、IEEE 802.11n 4×4 MIMO（Multiple Input Multiple Output）に対応したワイヤレスブリッジのプロトタイプ「WNHD3004」を披露していた（写真1（b））。同製品は米Quantenna社のトランシーバ技術をベースとしている（写真1（c））。また、WNHD3004のほかに、アダプタが2台のバージョン「WNHDB3004」も提供されている。

　これまでIEEEおよびWi-Fiアライアンスは、1ストリーム/2ストリームのチップセットと、それを採用するシステムのみを、規格認定/相互運用性確認の対象にしてきた。現在では、その対象を3ストリーム/4ストリームの製品にまで拡大している。例えば、Quantenna社は2010年6月、4ストリームまでに対応したIEEE 802.11n無線アクセスポイントチップセット「QHS600」が、Wi-Fiアライアンスの認定を受けたと発表している。QHS600は、基本的な認定に加えて、WMM（Wi-Fiマルチメディア）とWPA2（Wi-Fi Protected Access 2）の認定も受けている。

　IEEE 802.11acの策定を進める委員会は、2ストリーム以上のサポートを主要な機能であると見なしている。同委員会は、PHY（物理層）における最大通信速度を1ギガビット/秒（Gbps）以上とすることを目標としているが、現在利用可能なIEEE 802.11nのストリームは、オプションである40MHzのワイドチャンネルモードにおいても、理論的にはせいぜい最大150メガビット/秒（Mbps）の帯域幅しかサポートしない^＊7）。そのため、たとえ4ストリーム構成であっても、通信速度1Gbpsという目標を達成することはできないのである。

　そこで、委員会では、ストリーム当たりのチャンネル幅を80MHzまたは160MHzに増大することも検討中である。従って、IEEE 802.11acの最大の焦点は、5GHz帯にあると言えるだろう。また同委員会は、1チャンネルで複数の伝送先へ同時にストリームを送信可能な、マルチユーザーのMIMOアンテナやアルゴリズムも検討している。なお、IEEE 802.11acの批准は、2011年12月に行う予定となっている。