3G 技術(shù)的整合并不呈線性發(fā)展
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作者：作者：德州儀器無線終端業(yè)務(wù)部首席技術(shù)專家 Rick Wietfeldt
時間：2005-08-21
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如果用基礎(chǔ)數(shù)學(xué)來模擬這些新連接技術(shù)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(xù)）。它更接近于微積分及微分方程的求解。使這個問題復(fù)雜化的因素是預(yù)期的使用模式。
關(guān)鍵在于多種任務(wù)及應(yīng)用可能會并存運(yùn)行。在這種并存（可以定義為同時運(yùn)行多種技術(shù)或應(yīng)用）條件下，僅是一部 3G 手機(jī)就會提出幾個難以應(yīng)付的挑戰(zhàn)。而且，并存還會引起這樣的問題，即軟件無線電 (SDR) 或認(rèn)知無線電本身是否能夠進(jìn)行 3G 電話、多媒體手機(jī)及其他更高級產(chǎn)品所需的多功能 DSP 與 RF 處理器的工作。
解決并存問題的核心是能夠在處理其他應(yīng)用密集型任務(wù)的同時，執(zhí)行語音及數(shù)據(jù)通信。
為了滿足以上要求，平臺的基本構(gòu)架將不同于 2G 及 2.5G 手機(jī)的主流構(gòu)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(yīng)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。隨著基于具有多處理器的多功能架構(gòu)的 3G 電話的出現(xiàn)，消費(fèi)者對移動設(shè)備顯著拓展的功能的青睞將改變其使用模式。更多的應(yīng)用將載入這些設(shè)備。消費(fèi)者將對并行處理有所需求，因?yàn)樗麄儠芸斓剡m應(yīng)同時推出的多種應(yīng)用。同時，他們希望產(chǎn)品使用的簡易性與服務(wù)質(zhì)量不打折扣。
多個獨(dú)立處理引擎將成為 3G 架構(gòu)的特點(diǎn)，這些引擎可以同時運(yùn)作，各個引擎的工作電平因啟動應(yīng)用 (active application) 的處理需求不同而各異。在這類多功能架構(gòu)下，一個處理器是一個主處理單元，管理著多個并行任務(wù)的執(zhí)行，這些任務(wù)包括同步的語音及數(shù)據(jù)處理以及高分辨率圖片、視頻流與立體聲等多媒體應(yīng)用。
Shifting paradigm? 轉(zhuǎn)移典范
從現(xiàn)在開始 5 年以后，使用模式將會同時運(yùn)行多種應(yīng)用。例如，這些應(yīng)用可能是語音（兩個用戶的通話）與藍(lán)牙上的音頻（背景 MP3 或調(diào)頻）頻道，還有圖像（GPS 地圖的檢索及發(fā)送，用于建立會場的坐標(biāo)系）及數(shù)據(jù)（因特網(wǎng)訪問、列表共享）。這至少需要五個無線電廣播裝置--調(diào)頻廣播接收器、藍(lán)牙/無線超寬帶技術(shù)、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(shè)備結(jié)合在一起的協(xié)調(diào)中心控制器。
手持設(shè)備中多個無線收發(fā)裝置的存在引發(fā)了與天線實(shí)施及相互干擾相關(guān)的關(guān)鍵射頻問題。其他種類的系統(tǒng)，如 Wi-Fi 接入點(diǎn)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(tǒng)的復(fù)雜性及成本?；谖鍌€或是更多的射頻子系統(tǒng)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(shù)--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(shù)--可能在 3G 手機(jī)中得到應(yīng)用。
迄今為止，通過謹(jǐn)慎處理射頻設(shè)計(jì)與集成實(shí)踐、以及通過實(shí)現(xiàn)一個主處理單元來協(xié)調(diào)每一射頻子系統(tǒng)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(fù)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(dǎo)體設(shè)計(jì)者，從而減輕系統(tǒng)設(shè)計(jì)者面臨的挑戰(zhàn)。由于天線設(shè)計(jì)與射頻管理密切相關(guān)，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(chǎn)業(yè)長期以來持有的一個信念顯示，無線技術(shù)的關(guān)鍵是開發(fā)包括某些感知無線電能力在內(nèi)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(rèn)為，可編程架構(gòu)的"超級無線電收發(fā)裝置"能夠檢測到手機(jī)環(huán)境中的多個射頻空中接口，并且在特定時間段內(nèi)及時切換到所需的最佳接口，這個接口經(jīng)常被通俗地叫做"總是最佳連接"(ABC) 的接口。
無線技術(shù)專家與系統(tǒng)開發(fā)商堅(jiān)持追求新的 SDR 夢想，因?yàn)樗麄兿嘈潘軌蚝喕軜?gòu)，并能通過某種可支持多個離散空中接口的架構(gòu)降低手機(jī)的相關(guān)成本。不幸的是，SDR 的支持者正力爭統(tǒng)一各種空中接口來產(chǎn)生單一的 ABC 接口。當(dāng)前，無線產(chǎn)業(yè)正在經(jīng)歷一場典范的轉(zhuǎn)變，3G 手機(jī)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(dāng)然，可以想象有確實(shí)能夠支持多個并行空中接口的改進(jìn) SDR，但是這會使本來已經(jīng)很復(fù)雜的研究變得更加復(fù)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(kuò)展到整個 3G 手機(jī)，亦即，手機(jī)的架構(gòu)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(jī) (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(yīng)用處理元素，這些元素是為預(yù)期的 3G 多無線電收發(fā)裝置、多應(yīng)用情況提供服務(wù)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(fù)雜性，并因此它可能會比 SDR 還復(fù)雜。
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