任天堂的新款臺(tái)式游戲機(jī)“Wii U”于2012年12月8日上市。Wii U的最大特點(diǎn)是配備了采用6.2英寸顯示屏（附帶電阻膜式觸摸面板）的控制器“Wii U Game Pad”。Game Pad畫面與游戲機(jī)主機(jī)連接的電視機(jī)的畫面聯(lián)動(dòng)。

Wii U（攝影：任天堂）

該系統(tǒng)的關(guān)鍵是游戲機(jī)主機(jī)與Game Pad之間的無線通信�！度战�(jīng)電子》編輯部在技術(shù)人員的協(xié)助下，以無線通信功能為中心對Wii U進(jìn)行了拆解分析。

使用5GHz頻帶

Wii U的游戲機(jī)主機(jī)會(huì)生成1080p高清影像，然后通過HDMI端子以非壓縮方式傳輸給電視機(jī)，同時(shí)向Game Pad傳輸經(jīng)過編碼壓縮的影像。Game Pad會(huì)將用戶的輸入操作結(jié)果發(fā)送給游戲機(jī)主機(jī)。游戲機(jī)主機(jī)根據(jù)輸入操作的結(jié)果進(jìn)行運(yùn)算處理，使游戲得以進(jìn)行。也就是說，一旦通信中斷游戲就會(huì)無法進(jìn)行。

Wii U游戲機(jī)主機(jī)配備支持IEEE802.11n（11n）的2.4GHz頻帶和5GHz頻帶無線LAN功能。其中，2.4GHz頻帶用來與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行通信。5GHz頻帶用于與Game Pad之間的數(shù)據(jù)收發(fā)。除了原來的IEEE802.11b/g以外，2.4GHz頻帶多用于微波爐和藍(lán)牙（Bluetooth）等。估計(jì)是為了不受到此類其他通信方式的阻礙，Wii U在與Game Pad之間的數(shù)據(jù)收發(fā)中選擇了5GHz頻帶。

5GHz頻帶的其他電磁波較少，同時(shí)直進(jìn)性較高，但傳輸距離較短。為此，任天堂將游戲機(jī)主機(jī)和Game Pad可以穩(wěn)定通信的范圍定為“在同一房間內(nèi)”。

運(yùn)行速度為幾Mbit/秒

那么，如何確保游戲機(jī)主機(jī)與Game Pad間的通信質(zhì)量呢？為了弄清這一點(diǎn)，記者在把玩任天堂Wii U游戲“Nintendo Land”的過程中，采用美國Fluke Networks公司便攜式通信分析儀“OptiView XG Wireless”（東陽科技公司銷售的產(chǎn)品）進(jìn)行了檢測（圖1）。

圖1：檢測游戲機(jī)主機(jī)與Game Pad之間的通信情況 檢測在Wii U游戲機(jī)主機(jī)和平板控制器“Game Pad”之間交換進(jìn)行的無線LAN通信的數(shù)據(jù)傳輸速度和帶寬等。檢測中采用了Fluke Networks的便攜式通信分析儀“OptiViewXG Wireless”。

游戲過程中的數(shù)據(jù)傳輸速度根據(jù)線路狀況而發(fā)生變化，大約為3M～11Mbit/秒。短時(shí)間內(nèi)多次進(jìn)行觸摸面板操作以及游戲加載時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸速度會(huì)提高。

據(jù)此次協(xié)助記者進(jìn)行檢測的技術(shù)人員等介紹，向Game Pad發(fā)送的影像具有像素為854×480、幀頻為30～60幀/秒的“高清畫質(zhì)”。一位精通影像傳輸技術(shù)的技術(shù)人員表示：“如果編碼壓縮后再發(fā)送，數(shù)Mbit/秒就可以傳輸完�！睖y定值與該推測一致。

雖有兩根天線，但傳輸路徑只有一個(gè)

檢測中值得關(guān)注的是，與Game Pad側(cè)進(jìn)行通信時(shí)基本固定采用數(shù)據(jù)傳輸速度為58.5Mbit/秒的調(diào)制參數(shù)，向游戲機(jī)主機(jī)通信時(shí)基本固定采用數(shù)據(jù)傳輸速度為52Mbit/秒的調(diào)制參數(shù)。無線傳輸路徑（空間流）的數(shù)量均為一個(gè)，都采用帶寬為20MHz的通信模式。

拆解游戲機(jī)主機(jī)和Game Pad后發(fā)現(xiàn)，2.4GHz頻帶和5GHz頻帶的無線LAN都分別采用了兩根天線（圖2～4）。也就是說，雖然可以支持兩個(gè)空間流通信，但任天堂卻特意控制在了一個(gè)上。幫助拆解的無線技術(shù)人員認(rèn)為：“這可能是為了設(shè)置冗余，從而保證通信質(zhì)量。”

圖2：拆解Wii U游戲機(jī)主機(jī)和Game Pad 記者購買并拆解了2012年12月8日上市的Wii U。游戲機(jī)主機(jī)構(gòu)造與原來的Wii基本一樣。除了主板以外，Game Pad還在端子封裝中使用了小型基板。

圖3：使用兩根天線 游戲機(jī)主機(jī)配備支持IEEE802.11n的2.4GHz頻帶和5GHz頻帶無線LAN。2.4GHz頻帶用于互聯(lián)網(wǎng)通信，5GHz頻帶用于游戲機(jī)主機(jī)與Game Pad之間的通信。分別采用兩根金屬天線。另外，部件是編輯部推測的。

圖4：Game Pad也配備兩根天線 與游戲機(jī)主機(jī)一樣，Game Pad也配備兩根用于5GHz頻帶無線LAN的天線。無線LAN模塊通過板對板連接器封裝在主板背面。此外，主板背面還配備兩個(gè)單軸地磁傳感器、一個(gè)三軸加速度傳感器和NFC用讀寫器模塊。另外，部件是編輯部推測的。

筆者嘗試拿著Game Pad走動(dòng)，與游戲機(jī)主機(jī)間的距離漸漸拉長后，一旦超過某個(gè)距離，終端就會(huì)發(fā)出警告。再遠(yuǎn)一些，最后就會(huì)突然無法玩游戲了。在無法玩游戲之前，從游戲機(jī)主機(jī)一直以58.5Mbit/秒的模式向Game Pad發(fā)送信息。

一般無線LAN在電波條件惡化時(shí)會(huì)相應(yīng)地進(jìn)行控制，以逐步降低傳輸速度。目的是盡量不讓通信中斷。但Wii U好像沒有采用這種方式。具有游戲機(jī)特有的“果斷性”，如果畫質(zhì)惡化或無法好好操作就不再進(jìn)行通信。

協(xié)助拆解的無線技術(shù)人員稱，而且，“大量采用RTS/CTS數(shù)據(jù)包”也是一個(gè)特點(diǎn)。RTS/CTS是一個(gè)旨在向其他無線系統(tǒng)宣告占有無線區(qū)間的機(jī)制。這樣做的理由是大量采用RTS/CTS后，其他系統(tǒng)就不會(huì)對Wii U游戲機(jī)主機(jī)和Game Pad之間的通信產(chǎn)生影響。

    無線LAN模塊有兩個(gè)

從硬件上也可以看出Wii U為使游戲機(jī)主機(jī)與Game Pad之間實(shí)現(xiàn)高速穩(wěn)定通信所采取的改進(jìn)措施。比如，游戲機(jī)主機(jī)上2.4GHz頻帶和5GHz頻帶的無線模塊是分開的。某AV設(shè)備技術(shù)人員指出，雖然可以在模塊上配備通過一個(gè)芯片支持兩個(gè)頻帶的收發(fā)LSI，不過“由于要交替進(jìn)行2.4GHz頻帶處理和5GHz頻帶處理，因此雖然時(shí)間較短，但切換時(shí)仍需要花費(fèi)時(shí)間。采用兩個(gè)無線LAN模塊應(yīng)該是為了縮短切換時(shí)間”。這位技術(shù)人員還表示：“為了能夠穩(wěn)定地通信，要切實(shí)保持兩根天線間的距離�！�

Game Pad也為了確保5GHz頻帶的通信質(zhì)量而頗下功夫。5GHz頻帶的無線LAN模塊經(jīng)由板對板（Board to Board）連接器封裝在主板的背面。其正面有一個(gè)尺寸與無線LAN模塊相同的區(qū)域（圖5）

圖5：正面用于無線LAN模塊的區(qū)域 Game Pad主板正面有一個(gè)尺寸與背面封裝的無線LAN模塊相同的區(qū)域。此外，還封裝了單軸地磁傳感器和三軸陀螺儀傳感器。另外，部件是編輯部推測的。

前面提到的那位AV設(shè)備技術(shù)人員認(rèn)為：“封裝位置定在背面還是正面應(yīng)該是經(jīng)過討論的。最后的結(jié)論是遠(yuǎn)離液晶面板以抑制液晶面板產(chǎn)生的電磁噪聲影響�！�

采用MI傳感器

除了無線技術(shù)以外，Game Pad的十字鍵、“模擬搖桿”（Analog Pad）和運(yùn)動(dòng)傳感器等操作系統(tǒng)也會(huì)影響游戲體驗(yàn)。其中，可體現(xiàn)出任天堂“匠心獨(dú)運(yùn)”的是地磁傳感器。

目前，除了便攜式游戲機(jī)和游戲機(jī)外設(shè)以外，智能手機(jī)和平板電腦等便攜終端大多采用配備MR元件和A-D轉(zhuǎn)換電路等外圍電路的、約2～4mm見方的三軸地磁傳感器。

Game Pad配備了三個(gè)采用MI元件的美國PNI Sensor公司的單軸地磁傳感器。即采用了圓筒型，尺寸大于使用MR元件的地磁傳感器。而且，還外置控制該傳感器的IC，因此地磁傳感器占據(jù)的體積比MR傳感器更大。

一般來說，MI元件的分辨率高于MR元件。與小型化相比，任天堂此舉明顯更注重分辨率。（日經(jīng)技術(shù)在線！ 供稿）