3G 技術(shù)的整合并不呈線(xiàn)性發(fā)展
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作者：作者：德州儀器無(wú)線(xiàn)終端業(yè)務(wù)部首席技術(shù)專(zhuān)家 Rick Wietfeldt
時(shí)間：2005-08-21
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如果用基礎數學(xué)來(lái)模擬這些新連接技術(shù)的集成過(guò)程，人們可能會(huì )傾向于將其視作簡(jiǎn)單的加法。不幸的是，這個(gè)過(guò)程可不是那么簡(jiǎn)單（或者說(shuō)是連續）。它更接近于微積分及微分方程的求解。使這個(gè)問(wèn)題復雜化的因素是預期的使用模式。
關(guān)鍵在于多種任務(wù)及應用可能會(huì )并存運行。在這種并存（可以定義為同時(shí)運行多種技術(shù)或應用）條件下，僅是一部 3G 手機就會(huì )提出幾個(gè)難以應付的挑戰。而且，并存還會(huì )引起這樣的問(wèn)題，即軟件無(wú)線(xiàn)電 (SDR) 或認知無(wú)線(xiàn)電本身是否能夠進(jìn)行 3G 電話(huà)、多媒體手機及其他更高級產(chǎn)品所需的多功能 DSP 與 RF 處理器的工作。
解決并存問(wèn)題的核心是能夠在處理其他應用密集型任務(wù)的同時(shí)，執行語(yǔ)音及數據通信。
為了滿(mǎn)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(shí)是雙處理器）的芯片組，其對處理密集的應用與多任務(wù)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(shí)際上根本不存在。隨著(zhù)基于具有多處理器的多功能架構的 3G 電話(huà)的出現，消費者對移動(dòng)設備顯著(zhù)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(huì )很快地適應同時(shí)推出的多種應用。同時(shí)，他們希望產(chǎn)品使用的簡(jiǎn)易性與服務(wù)質(zhì)量不打折扣。
多個(gè)獨立處理引擎將成為 3G 架構的特點(diǎn)，這些引擎可以同時(shí)運作，各個(gè)引擎的工作電平因啟動(dòng)應用 (active application) 的處理需求不同而各異。在這類(lèi)多功能架構下，一個(gè)處理器是一個(gè)主處理單元，管理著(zhù)多個(gè)并行任務(wù)的執行，這些任務(wù)包括同步的語(yǔ)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(kāi)始 5 年以后，使用模式將會(huì )同時(shí)運行多種應用。例如，這些應用可能是語(yǔ)音（兩個(gè)用戶(hù)的通話(huà)）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(fā)送，用于建立會(huì )場(chǎng)的坐標系）及數據（因特網(wǎng)訪(fǎng)問(wèn)、列表共享）。這至少需要五個(gè)無(wú)線(xiàn)電廣播裝置--調頻廣播接收器、藍牙/無(wú)線(xiàn)超寬帶技術(shù)、Wi-Fi、3G 蜂窩及輔助 GPS--每個(gè)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(xié)調中心控制器。
手持設備中多個(gè)無(wú)線(xiàn)收發(fā)裝置的存在引發(fā)了與天線(xiàn)實(shí)施及相互干擾相關(guān)的關(guān)鍵射頻問(wèn)題。其他種類(lèi)的系統，如 Wi-Fi 接入點(diǎn)及便攜式電腦，則顯示出兩個(gè)天線(xiàn)可大幅度地改善射頻性能，盡管會(huì )增加系統的復雜性及成本?；谖鍌€(gè)或是更多的射頻子系統的可能性，3G 電話(huà)可能需要一個(gè)以上的天線(xiàn)，幾個(gè)無(wú)線(xiàn)接收裝置將共享這些天線(xiàn)。這會(huì )使得某種"智能天線(xiàn)"技術(shù)--如單個(gè)或多個(gè)天線(xiàn)干擾的消除、多輸入/多輸出 (MIMO) 天線(xiàn)及 DSP 技術(shù)--可能在 3G 手機中得到應用。
迄今為止，通過(guò)謹慎處理射頻設計與集成實(shí)踐、以及通過(guò)實(shí)現一個(gè)主處理單元來(lái)協(xié)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(huà)中，多個(gè)無(wú)線(xiàn)接收裝置及天線(xiàn)會(huì )顯著(zhù)增加必須加以解決的復雜性。隨著(zhù)時(shí)間的推移，在芯片級上提高射頻集成要求將把上述問(wèn)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(xiàn)設計與射頻管理密切相關(guān)，因此未來(lái)的"智能"射頻解決方案將涉及該問(wèn)題的每一方面。
無(wú)線(xiàn)產(chǎn)業(yè)長(cháng)期以來(lái)持有的一個(gè)信念顯示，無(wú)線(xiàn)技術(shù)的關(guān)鍵是開(kāi)發(fā)包括某些感知無(wú)線(xiàn)電能力在內的成熟的軟件無(wú)線(xiàn)電。一些人相信 SDR 會(huì )在 3G 時(shí)代浮出水面。此類(lèi)典范通常認為，可編程架構的"超級無(wú)線(xiàn)電收發(fā)裝置"能夠檢測到手機環(huán)境中的多個(gè)射頻空中接口，并且在特定時(shí)間段內及時(shí)切換到所需的最佳接口，這個(gè)接口經(jīng)常被通俗地叫做"總是最佳連接"(ABC) 的接口。
無(wú)線(xiàn)技術(shù)專(zhuān)家與系統開(kāi)發(fā)商堅持追求新的 SDR 夢(mèng)想，因為他們相信它能夠簡(jiǎn)化架構，并能通過(guò)某種可支持多個(gè)離散空中接口的架構降低手機的相關(guān)成本。不幸的是，SDR 的支持者正力爭統一各種空中接口來(lái)產(chǎn)生單一的 ABC 接口。當前，無(wú)線(xiàn)產(chǎn)業(yè)正在經(jīng)歷一場(chǎng)典范的轉變，3G 手機將藉此要求有多個(gè)無(wú)線(xiàn)電裝置并行工作。因此，單單一個(gè) ABC 空中接口是不夠的。當然，可以想象有確實(shí)能夠支持多個(gè)并行空中接口的改進(jìn) SDR，但是這會(huì )使本來(lái)已經(jīng)很復雜的研究變得更加復雜。
沿著(zhù)這樣的路線(xiàn)，人們最后會(huì )試著(zhù)將軟件無(wú)線(xiàn)電的邏輯擴展到整個(gè) 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(lèi)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(wú)線(xiàn)電收發(fā)裝置、多應用情況提供服務(wù)所需要的。雖然這是一個(gè)有趣的概念，但是它會(huì )增加同樣的并行復雜性，并因此它可能會(huì )比 SDR 還復雜。
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