3G 技術的整合并不呈線性發展

3G 技術的整合并不呈線性發展

作者：德州儀器無線終端業務部首席技術專家 Rick Wietfeldt

本文引用地址：http://www.104case.com/article/7713.htm雖然結合了藍牙、Wi-Fi 及輔助 GPS 技術的智能電話與多媒體移動設備已嶄露頭角，但擁有許多新連接技術及應用的第三代手機還沒有進入人們的視野，這些新連接技術及應用包括調頻收音機、數字電視接收、無線超寬帶及其他豐富多彩的功能。

如果用基礎數學來模擬這些新連接技術的集成過程，人們可能會傾向于將其視作簡單的加法。不幸的是，這個過程可不是那么簡單（或者說是連續）。它更接近于微積分及微分方程的求解。使這個問題復雜化的因素是預期的使用模式。

關鍵在于多種任務及應用可能會并存運行。在這種并存（可以定義為同時運行多種技術或應用）條件下，僅是一部 3G 手機就會提出幾個難以應付的挑戰。而且，并存還會引起這樣的問題，即軟件無線電 (SDR) 或認知無線電本身是否能夠進行 3G 電話、多媒體手機及其他更高級產品所需的多功能 DSP 與 RF 處理器的工作。

解決并存問題的核心是能夠在處理其他應用密集型任務的同時，執行語音及數據通信。

為了滿足以上要求，平臺的基本構架將不同于 2G 及 2.5G 手機的主流構架。后者是基于單處理器（有時是雙處理器）的芯片組，其對處理密集的應用與多任務處理的支持通常有限，對并行處理的支持更是非常有限或是實際上根本不存在。隨著基于具有多處理器的多功能架構的 3G 電話的出現，消費者對移動設備顯著拓展的功能的青睞將改變其使用模式。更多的應用將載入這些設備。消費者將對并行處理有所需求，因為他們會很快地適應同時推出的多種應用。同時，他們希望產品使用的簡易性與服務質量不打折扣。

多個獨立處理引擎將成為 3G 架構的特點，這些引擎可以同時運作，各個引擎的工作電平因啟動應用 (active application) 的處理需求不同而各異。在這類多功能架構下，一個處理器是一個主處理單元，管理著多個并行任務的執行，這些任務包括同步的語音及數據處理以及高分辨率圖片、視頻流與立體聲等多媒體應用。

Shifting paradigm? 轉移典范
從現在開始 5 年以后，使用模式將會同時運行多種應用。例如，這些應用可能是語音（兩個用戶的通話）與藍牙上的音頻（背景 MP3 或調頻）頻道，還有圖像（GPS 地圖的檢索及發送，用于建立會場的坐標系）及數據（因特網訪問、列表共享）。這至少需要五個無線電廣播裝置--調頻廣播接收器、藍牙/無線超寬帶技術、Wi-Fi、3G 蜂窩及輔助 GPS--每個裝置都有自己的空中接口，以及把所有設備結合在一起的協調中心控制器。

手持設備中多個無線收發裝置的存在引發了與天線實施及相互干擾相關的關鍵射頻問題。其他種類的系統，如 Wi-Fi 接入點及便攜式電腦，則顯示出兩個天線可大幅度地改善射頻性能，盡管會增加系統的復雜性及成本?；谖鍌€或是更多的射頻子系統的可能性，3G 電話可能需要一個以上的天線，幾個無線接收裝置將共享這些天線。這會使得某種"智能天線"技術--如單個或多個天線干擾的消除、多輸入/多輸出 (MIMO) 天線及 DSP 技術--可能在 3G 手機中得到應用。

迄今為止，通過謹慎處理射頻設計與集成實踐、以及通過實現一個主處理單元來協調每一射頻子系統的工作，已在減少相互干擾方面取得了一定的成功。但是在 3G 電話中，多個無線接收裝置及天線會顯著增加必須加以解決的復雜性。隨著時間的推移，在芯片級上提高射頻集成要求將把上述問題推給半導體設計者，從而減輕系統設計者面臨的挑戰。由于天線設計與射頻管理密切相關，因此未來的"智能"射頻解決方案將涉及該問題的每一方面。

無線產業長期以來持有的一個信念顯示，無線技術的關鍵是開發包括某些感知無線電能力在內的成熟的軟件無線電。一些人相信 SDR 會在 3G 時代浮出水面。此類典范通常認為，可編程架構的"超級無線電收發裝置"能夠檢測到手機環境中的多個射頻空中接口，并且在特定時間段內及時切換到所需的最佳接口，這個接口經常被通俗地叫做"總是最佳連接"(ABC) 的接口。

無線技術專家與系統開發商堅持追求新的 SDR 夢想，因為他們相信它能夠簡化架構，并能通過某種可支持多個離散空中接口的架構降低手機的相關成本。不幸的是，SDR 的支持者正力爭統一各種空中接口來產生單一的 ABC 接口。當前，無線產業正在經歷一場典范的轉變，3G 手機將藉此要求有多個無線電裝置并行工作。因此，單單一個 ABC 空中接口是不夠的。當然，可以想象有確實能夠支持多個并行空中接口的改進 SDR，但是這會使本來已經很復雜的研究變得更加復雜。

沿著這樣的路線，人們最后會試著將軟件無線電的邏輯擴展到整個 3G 手機，亦即，手機的架構能夠重新配置到這樣一種程度，即它將類似于一種軟件手機 (SDH)。因此，既然 SDR 可支持所有的空中接口，那么 SDH 也可以支持 SDR 及所有的應用處理元素，這些元素是為預期的 3G 多無線電收發裝置、多應用情況提供服務所需要的。雖然這是一個有趣的概念，但是它會增加同樣的并行復雜性，并因此它可能會比 SDR 還復雜。