基于FMC手機的低功耗設計方案

　　固網(wǎng)與移動(dòng)融合（FMC）勢在必行，即手機能夠在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )與非授權無(wú)線(xiàn)系統（如Wi-Fi網(wǎng)或藍牙連接）之間實(shí)現無(wú)縫切換。首先，消費者通過(guò)使用VoIP或固網(wǎng)電話(huà)來(lái)降低通話(huà)成本的需求存在。其次，實(shí)現三網(wǎng)合一（triple-play）的運營(yíng)商的數量在不斷增加，對他們來(lái)說(shuō)，固網(wǎng)與移動(dòng)融合既是一個(gè)賣(mài)點(diǎn)，也是利潤的來(lái)源－無(wú)論采用何種呼叫方式，他們都能賺錢(qián)。服務(wù)提供商與設備制造商已經(jīng)開(kāi)始密切合作，致力于開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò )完全融合的標準。

　　早期，Wi-Fi手機的主要問(wèn)題在于Wi-Fi與移動(dòng)網(wǎng)完全獨立。移動(dòng)運營(yíng)商最初因無(wú)法從中獲利而把Wi-Fi看成一種威脅，結果導致了雙輸的局面。由于Wi-Fi無(wú)法無(wú)縫地整合到用戶(hù)體驗中，用戶(hù)需要“激活”Wi-Fi網(wǎng)絡(luò )。同時(shí)，由于缺乏將Wi-Fi與移動(dòng)網(wǎng)無(wú)縫整合的技術(shù)，用戶(hù)需要同時(shí)開(kāi)啟GSM和Wi-Fi，即在用戶(hù)使用Wi-Fi時(shí)移動(dòng)運營(yíng)商也需要繼續通過(guò)GSM提供服務(wù)，從而導致額外的功耗，Wi-Fi的用戶(hù)體驗也不令人滿(mǎn)意。

　　此后，運營(yíng)商與設備供應商開(kāi)發(fā)了通過(guò)Wi-Fi和IP提供移動(dòng)語(yǔ)音、數據和IMS服務(wù)的技術(shù)，增強了Wi-Fi對移動(dòng)運營(yíng)商的“友好”性。如今的雙模手機可以不用開(kāi)啟GSM就使用Wi-Fi，所有語(yǔ)音與數據服務(wù)也可以通過(guò)IP提供，而無(wú)需使用GSM網(wǎng)絡(luò )。這一技術(shù)最終導致了通用接入網(wǎng)（GAN）規范，即過(guò)去的非授權移動(dòng)接入（UMA）的發(fā)布，這一規范現已成為3GPP的標準。

　　功耗是實(shí)現FMC的關(guān)鍵

　　盡管有消費者需求的推動(dòng)，要將FMC推向大眾市場(chǎng)仍面臨相當大的挑戰，該挑戰主要來(lái)自于電池技術(shù)。過(guò)去十年，人們并未在研發(fā)具有比鋰離子電池更高量密度的電池方面取得重大進(jìn)展。消費者對超薄手機的需求引發(fā)電池尺寸的進(jìn)一步縮小，同時(shí)，目前手機標準的電池電量值實(shí)際上遠遠小于上一代手機，一般為650mAh，而不是1000mAh。那么，如何在不影響待機與通話(huà)時(shí)間的前提下，將手機功耗降低30%已經(jīng)成為芯片制造商面臨的重大挑戰。而FMC手機（一般稱(chēng)為雙模手機）必須同時(shí)支持兩種或三種無(wú)線(xiàn)裝置，其功耗更大。因此，第一部FMC手機的待機時(shí)間和通話(huà)時(shí)間指標都不高也在意料之中。UMA能夠顯著(zhù)改進(jìn)雙模手機的電池性能，改善消費者的用戶(hù)體驗，并使移動(dòng)服務(wù)提供商獲利，從而成為三贏(yíng)方案。

　　早期Wi-Fi手機面臨的第二個(gè)重大問(wèn)題是，無(wú)線(xiàn)（WLAN）模塊用于PC和其它交流電供電的計算機外圍設備時(shí)，功耗并不是被關(guān)注的問(wèn)題，但當將其用于手機時(shí)，功耗問(wèn)題凸現出來(lái)。這意味著(zhù)，在某些情況下，這種手機的待機時(shí)間只有半天，這也是很多分析師認為FMC市場(chǎng)前途未卜的原因之一。

　　可喜的是，最新的三星UMA雙模手機（基于恩智浦半導體的手機平臺）改變了這一局面，它有效地提升了待機和通話(huà)時(shí)間，促使分析師們開(kāi)始重新考慮這個(gè)市場(chǎng)?！拌b于三星手機（基于恩智浦平臺）在Wi-Fi模式下的待機時(shí)長(cháng)，業(yè)內一些公司（包括我們）準備重新考慮雙模Wi-Fi/蜂窩手機?！?007年7月SignalsResearchGroup，LLC公司CEOMichaelW.Thelander在其報告中指出。

　　圖1：UMA 系統 （來(lái)源：Kineto Wireless Inc.）

　　融合手機平臺的發(fā)展

　　UMA手機上市以來(lái)，關(guān)于其特性、功耗以及發(fā)展方面已經(jīng)有了一些初步體驗。

　　第一代FMC手機

　　這些手機通常是在移動(dòng)平臺中集成一個(gè)WLAN子系統。兩個(gè)系統完全獨立存在，大多數時(shí)間內都處于省電模式，尤其是在空閑模式下。FMC系統中一次只有一個(gè)系統在運作（如UMA/GAN）的明顯好處是呼叫將被重新路由并交給當前活動(dòng)的系統，從而可以關(guān)閉另外一個(gè)系統。如果FMC方案在WLAN上集成VoIP（通?；赟IP）并與蜂窩系統（GSM/UMTS）并行使用，由MMI（人機接口）/用戶(hù)決定呼叫路由和接聽(tīng)方式，則不具備上述優(yōu)勢。

　　圖2：融合手機第一代平臺架構。（來(lái)源：恩智浦半導體）

　　第二代融合手機

　　由于越來(lái)越多的用戶(hù)使用藍牙耳機，第二代融合手機一般都集成了藍牙（BT）功能。這類(lèi)手機集成了三個(gè)射頻系統，并在它們之間進(jìn)行協(xié)調：由于采用協(xié)同工作濾波器，GSM與BT以及GSM與WLAN可以一起工作。BT/WLAN共用同一頻段，彼此之間干擾嚴重，因此需要復雜的射頻接入協(xié)調，特別是BT和WLANIC之間進(jìn)行緊密協(xié)調。

　　圖3：融合手機第二代平臺（來(lái)源：恩智浦半導體）

　　除此以外，第三個(gè)系統（BT）在空閑（掃描）和通話(huà)（即在使用耳機模式）時(shí)也需要額外功耗。因此BT子系統本身與所在的整個(gè)系統架構都需要具備很好的能效。

　　WLAN專(zhuān)用PMU，進(jìn)一步改善系統能耗。采用專(zhuān)用于WLAN和/或BT平臺的PMU，可以避免因LDO（線(xiàn)性穩壓器）造成的損耗，從而達到進(jìn)一步改善能耗的目標。

　　固網(wǎng)與移動(dòng)融合（FMC）勢在必行，即手機能夠在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )與非授權無(wú)線(xiàn)系統（如Wi-Fi網(wǎng)或藍牙連接）之間實(shí)現無(wú)縫切換。首先，消費者通過(guò)使用VoIP或固網(wǎng)電話(huà)來(lái)降低通話(huà)成本的需求存在。其次，實(shí)現三網(wǎng)合一（triple-play）的運營(yíng)商的數量在不斷增加，對他們來(lái)說(shuō)，固網(wǎng)與移動(dòng)融合既是一個(gè)賣(mài)點(diǎn)，也是利潤的來(lái)源－無(wú)論采用何種呼叫方式，他們都能賺錢(qián)。服務(wù)提供商與設備制造商已經(jīng)開(kāi)始密切合作，致力于開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò )完全融合的標準。

　　早期，Wi-Fi手機的主要問(wèn)題在于Wi-Fi與移動(dòng)網(wǎng)完全獨立。移動(dòng)運營(yíng)商最初因無(wú)法從中獲利而把Wi-Fi看成一種威脅，結果導致了雙輸的局面。由于Wi-Fi無(wú)法無(wú)縫地整合到用戶(hù)體驗中，用戶(hù)需要“激活”Wi-Fi網(wǎng)絡(luò )。同時(shí)，由于缺乏將Wi-Fi與移動(dòng)網(wǎng)無(wú)縫整合的技術(shù)，用戶(hù)需要同時(shí)開(kāi)啟GSM和Wi-Fi，即在用戶(hù)使用Wi-Fi時(shí)移動(dòng)運營(yíng)商也需要繼續通過(guò)GSM提供服務(wù)，從而導致額外的功耗，Wi-Fi的用戶(hù)體驗也不令人滿(mǎn)意。

　　此后，運營(yíng)商與設備供應商開(kāi)發(fā)了通過(guò)Wi-Fi和IP提供移動(dòng)語(yǔ)音、數據和IMS服務(wù)的技術(shù)，增強了Wi-Fi對移動(dòng)運營(yíng)商的“友好”性。如今的雙模手機可以不用開(kāi)啟GSM就使用Wi-Fi，所有語(yǔ)音與數據服務(wù)也可以通過(guò)IP提供，而無(wú)需使用GSM網(wǎng)絡(luò )。這一技術(shù)最終導致了通用接入網(wǎng)（GAN）規范，即過(guò)去的非授權移動(dòng)接入（UMA）的發(fā)布，這一規范現已成為3GPP的標準。

　　功耗是實(shí)現FMC的關(guān)鍵

　　盡管有消費者需求的推動(dòng)，要將FMC推向大眾市場(chǎng)仍面臨相當大的挑戰，該挑戰主要來(lái)自于電池技術(shù)。過(guò)去十年，人們并未在研發(fā)具有比鋰離子電池更高量密度的電池方面取得重大進(jìn)展。消費者對超薄手機的需求引發(fā)電池尺寸的進(jìn)一步縮小，同時(shí)，目前手機標準的電池電量值實(shí)際上遠遠小于上一代手機，一般為650mAh，而不是1000mAh。那么，如何在不影響待機與通話(huà)時(shí)間的前提下，將手機功耗降低30%已經(jīng)成為芯片制造商面臨的重大挑戰。而FMC手機（一般稱(chēng)為雙模手機）必須同時(shí)支持兩種或三種無(wú)線(xiàn)裝置，其功耗更大。因此，第一部FMC手機的待機時(shí)間和通話(huà)時(shí)間指標都不高也在意料之中。UMA能夠顯著(zhù)改進(jìn)雙模手機的電池性能，改善消費者的用戶(hù)體驗，并使移動(dòng)服務(wù)提供商獲利，從而成為三贏(yíng)方案。

　　早期Wi-Fi手機面臨的第二個(gè)重大問(wèn)題是，無(wú)線(xiàn)（WLAN）模塊用于PC和其它交流電供電的計算機外圍設備時(shí)，功耗并不是被關(guān)注的問(wèn)題，但當將其用于手機時(shí)，功耗問(wèn)題凸現出來(lái)。這意味著(zhù)，在某些情況下，這種手機的待機時(shí)間只有半天，這也是很多分析師認為FMC市場(chǎng)前途未卜的原因之一。

　　可喜的是，最新的三星UMA雙模手機（基于恩智浦半導體的手機平臺）改變了這一局面，它有效地提升了待機和通話(huà)時(shí)間，促使分析師們開(kāi)始重新考慮這個(gè)市場(chǎng)?！拌b于三星手機（基于恩智浦平臺）在Wi-Fi模式下的待機時(shí)長(cháng)，業(yè)內一些公司（包括我們）準備重新考慮雙模Wi-Fi/蜂窩手機?！?007年7月SignalsResearchGroup，LLC公司CEOMichaelW.Thelander在其報告中指出。

　　圖1：UMA 系統 （來(lái)源：Kineto Wireless Inc.）

　　融合手機平臺的發(fā)展

　　UMA手機上市以來(lái)，關(guān)于其特性、功耗以及發(fā)展方面已經(jīng)有了一些初步體驗。

　　第一代FMC手機

　　這些手機通常是在移動(dòng)平臺中集成一個(gè)WLAN子系統。兩個(gè)系統完