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基于FMC手機(jī)的低功耗設(shè)計(jì)方案

作者: 時(shí)間:2011-11-27 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  與移動(dòng)融合(FMC)勢在必行,即能夠在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與非授權(quán)無線系統(tǒng)(如Wi-Fi網(wǎng)或藍(lán)牙連接)之間實(shí)現(xiàn)無縫切換。首先,消費(fèi)者通過使用VoIP或電話來降低通話成本的需求存在。其次,實(shí)現(xiàn)三網(wǎng)合一(triple-play)的運(yùn)營商的數(shù)量在不斷增加,對他們來說,與移動(dòng)融合既是一個(gè)賣點(diǎn),也是利潤的來源-無論采用何種呼叫方式,他們都能賺錢。服務(wù)提供商與設(shè)備制造商已經(jīng)開始密切合作,致力于開發(fā)網(wǎng)絡(luò)完全融合的標(biāo)準(zhǔn)。

  早期,Wi-Fi的主要問題在于Wi-Fi與移動(dòng)網(wǎng)完全獨(dú)立。移動(dòng)運(yùn)營商最初因無法從中獲利而把Wi-Fi看成一種威脅,結(jié)果導(dǎo)致了雙輸?shù)木置?。由于Wi-Fi無法無縫地整合到用戶體驗(yàn)中,用戶需要“激活”Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)。同時(shí),由于缺乏將Wi-Fi與移動(dòng)網(wǎng)無縫整合的技術(shù),用戶需要同時(shí)開啟GSM和Wi-Fi,即在用戶使用Wi-Fi時(shí)移動(dòng)運(yùn)營商也需要繼續(xù)通過GSM提供服務(wù),從而導(dǎo)致額外的功耗,Wi-Fi的用戶體驗(yàn)也不令人滿意。

  此后,運(yùn)營商與設(shè)備供應(yīng)商開發(fā)了通過Wi-Fi和IP提供移動(dòng)語音、數(shù)據(jù)和IMS服務(wù)的技術(shù),增強(qiáng)了Wi-Fi對移動(dòng)運(yùn)營商的“友好”性。如今的雙模可以不用開啟GSM就使用Wi-Fi,所有語音與數(shù)據(jù)服務(wù)也可以通過IP提供,而無需使用GSM網(wǎng)絡(luò)。這一技術(shù)最終導(dǎo)致了通用接入網(wǎng)(GAN)規(guī)范,即過去的非授權(quán)移動(dòng)接入(UMA)的發(fā)布,這一規(guī)范現(xiàn)已成為3GPP的標(biāo)準(zhǔn)。

  功耗是實(shí)現(xiàn)FMC的關(guān)鍵

  盡管有消費(fèi)者需求的推動(dòng),要將FMC推向大眾市場仍面臨相當(dāng)大的挑戰(zhàn),該挑戰(zhàn)主要來自于電池技術(shù)。過去十年,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(fèi)者對超薄手機(jī)的需求引發(fā)電池尺寸的進(jìn)一步縮小,同時(shí),目前手機(jī)標(biāo)準(zhǔn)的電池電量值實(shí)際上遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于上一代手機(jī),一般為650mAh,而不是1000mAh。那么,如何在不影響待機(jī)與通話時(shí)間的前提下,將手機(jī)功耗降低30%已經(jīng)成為芯片制造商面臨的重大挑戰(zhàn)。而FMC手機(jī)(一般稱為雙模手機(jī))必須同時(shí)支持兩種或三種無線裝置,其功耗更大。因此,第一部FMC手機(jī)的待機(jī)時(shí)間和通話時(shí)間指標(biāo)都不高也在意料之中。UMA能夠顯著改進(jìn)雙模手機(jī)的電池性能,改善消費(fèi)者的用戶體驗(yàn),并使移動(dòng)服務(wù)提供商獲利,從而成為三贏方案。

  早期Wi-Fi手機(jī)面臨的第二個(gè)重大問題是,無線(WLAN)模塊用于PC和其它交流電供電的計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備時(shí),功耗并不是被關(guān)注的問題,但當(dāng)將其用于手機(jī)時(shí),功耗問題凸現(xiàn)出來。這意味著,在某些情況下,這種手機(jī)的待機(jī)時(shí)間只有半天,這也是很多分析師認(rèn)為FMC市場前途未卜的原因之一。

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

  基于FMC手機(jī)的低功耗設(shè)計(jì)方案

  圖1:UMA 系統(tǒng) (來源:Kineto Wireless Inc.)

  融合手機(jī)平臺(tái)的發(fā)展

  UMA手機(jī)上市以來,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(yàn)。

  第一代FMC手機(jī)

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

  基于FMC手機(jī)的低功耗設(shè)計(jì)方案

  圖2:融合手機(jī)第一代平臺(tái)架構(gòu)。(來源:恩智浦半導(dǎo)體)

  第二代融合手機(jī)

  由于越來越多的用戶使用藍(lán)牙耳機(jī),第二代融合手機(jī)一般都集成了藍(lán)牙(BT)功能。這類手機(jī)集成了三個(gè)射頻系統(tǒng),并在它們之間進(jìn)行協(xié)調(diào):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(yán)重,因此需要復(fù)雜的射頻接入?yún)f(xié)調(diào),特別是BT和WLANIC之間進(jìn)行緊密協(xié)調(diào)。

  基于FMC手機(jī)的低功耗設(shè)計(jì)方案

  圖3:融合手機(jī)第二代平臺(tái)(來源:恩智浦半導(dǎo)體)

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

  WLAN專用PMU,進(jìn)一步改善系統(tǒng)能耗。采用專用于WLAN和/或BT平臺(tái)的PMU,可以避免因LDO(線性穩(wěn)壓器)造成的損耗,從而達(dá)到進(jìn)一步改善能耗的目標(biāo)。

  固網(wǎng)與移動(dòng)融合(FMC)勢在必行,即手機(jī)能夠在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與非授權(quán)無線系統(tǒng)(如Wi-Fi網(wǎng)或藍(lán)牙連接)之間實(shí)現(xiàn)無縫切換。首先,消費(fèi)者通過使用VoIP或固網(wǎng)電話來降低通話成本的需求存在。其次,實(shí)現(xiàn)三網(wǎng)合一(triple-play)的運(yùn)營商的數(shù)量在不斷增加,對他們來說,固網(wǎng)與移動(dòng)融合既是一個(gè)賣點(diǎn),也是利潤的來源-無論采用何種呼叫方式,他們都能賺錢。服務(wù)提供商與設(shè)備制造商已經(jīng)開始密切合作,致力于開發(fā)網(wǎng)絡(luò)完全融合的標(biāo)準(zhǔn)。

  早期,Wi-Fi手機(jī)的主要問題在于Wi-Fi與移動(dòng)網(wǎng)完全獨(dú)立。移動(dòng)運(yùn)營商最初因無法從中獲利而把Wi-Fi看成一種威脅,結(jié)果導(dǎo)致了雙輸?shù)木置妗S捎赪i-Fi無法無縫地整合到用戶體驗(yàn)中,用戶需要“激活”Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)。同時(shí),由于缺乏將Wi-Fi與移動(dòng)網(wǎng)無縫整合的技術(shù),用戶需要同時(shí)開啟GSM和Wi-Fi,即在用戶使用Wi-Fi時(shí)移動(dòng)運(yùn)營商也需要繼續(xù)通過GSM提供服務(wù),從而導(dǎo)致額外的功耗,Wi-Fi的用戶體驗(yàn)也不令人滿意。

  此后,運(yùn)營商與設(shè)備供應(yīng)商開發(fā)了通過Wi-Fi和IP提供移動(dòng)語音、數(shù)據(jù)和IMS服務(wù)的技術(shù),增強(qiáng)了Wi-Fi對移動(dòng)運(yùn)營商的“友好”性。如今的雙模手機(jī)可以不用開啟GSM就使用Wi-Fi,所有語音與數(shù)據(jù)服務(wù)也可以通過IP提供,而無需使用GSM網(wǎng)絡(luò)。這一技術(shù)最終導(dǎo)致了通用接入網(wǎng)(GAN)規(guī)范,即過去的非授權(quán)移動(dòng)接入(UMA)的發(fā)布,這一規(guī)范現(xiàn)已成為3GPP的標(biāo)準(zhǔn)。

  功耗是實(shí)現(xiàn)FMC的關(guān)鍵

  盡管有消費(fèi)者需求的推動(dòng),要將FMC推向大眾市場仍面臨相當(dāng)大的挑戰(zhàn),該挑戰(zhàn)主要來自于電池技術(shù)。過去十年,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(fèi)者對超薄手機(jī)的需求引發(fā)電池尺寸的進(jìn)一步縮小,同時(shí),目前手機(jī)標(biāo)準(zhǔn)的電池電量值實(shí)際上遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于上一代手機(jī),一般為650mAh,而不是1000mAh。那么,如何在不影響待機(jī)與通話時(shí)間的前提下,將手機(jī)功耗降低30%已經(jīng)成為芯片制造商面臨的重大挑戰(zhàn)。而FMC手機(jī)(一般稱為雙模手機(jī))必須同時(shí)支持兩種或三種無線裝置,其功耗更大。因此,第一部FMC手機(jī)的待機(jī)時(shí)間和通話時(shí)間指標(biāo)都不高也在意料之中。UMA能夠顯著改進(jìn)雙模手機(jī)的電池性能,改善消費(fèi)者的用戶體驗(yàn),并使移動(dòng)服務(wù)提供商獲利,從而成為三贏方案。

  早期Wi-Fi手機(jī)面臨的第二個(gè)重大問題是,無線(WLAN)模塊用于PC和其它交流電供電的計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備時(shí),功耗并不是被關(guān)注的問題,但當(dāng)將其用于手機(jī)時(shí),功耗問題凸現(xiàn)出來。這意味著,在某些情況下,這種手機(jī)的待機(jī)時(shí)間只有半天,這也是很多分析師認(rèn)為FMC市場前途未卜的原因之一。

  可喜的是,最新的三星UMA雙模手機(jī)(基于恩智浦半導(dǎo)體的手機(jī)平臺(tái))改變了這一局面,它有效地提升了待機(jī)和通話時(shí)間,促使分析師們開始重新考慮這個(gè)市場。“鑒于三星手機(jī)(基于恩智浦平臺(tái))在Wi-Fi模式下的待機(jī)時(shí)長,業(yè)內(nèi)一些公司(包括我們)準(zhǔn)備重新考慮雙模Wi-Fi/蜂窩手機(jī)。”2007年7月SignalsResearchGroup,LLC公司CEOMichaelW.Thelander在其報(bào)告中指出。

  基于FMC手機(jī)的低功耗設(shè)計(jì)方案

  圖1:UMA 系統(tǒng) (來源:Kineto Wireless Inc.)

  融合手機(jī)平臺(tái)的發(fā)展

  UMA手機(jī)上市以來,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(yàn)。

  第一代FMC手機(jī)

  這些手機(jī)通常是在移動(dòng)平臺(tái)中集成一個(gè)WLAN子系統(tǒng)。兩個(gè)系統(tǒng)完


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