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基于4G技术的移动宽带产品的七大设计要点

上网日期: 2010年04月16日 ?? 作者: Dean Chang ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:4G? 智能手机? 4G技术? 设计要点?

功耗要求

一般来说,支持更高数据速率的技术也将消耗更多功耗。消费者喜欢更高的性能,但不希望牺牲电池寿命,或增加电池的重量。因此,为了确保消费者快速适应WiMAX产品,设备功耗要求需要与现有技术相当——尽管WiMAX具有更高的数据速率。

为了降低功耗,移动WiMAX设备有两种功耗节省模式:睡眠模式和空闲模式。当WiMAX设备不发送或接收数据时,可以关闭移动设备的一些部件,从而达到节省功耗的目的。

在睡眠模式下,移动设备将被周期性地关闭,关闭时间由基站定义。这种模式支持基站切换,因为移动设备可以扫描其它基站。空闲模式比睡眠模式节省更多的功耗,因为此时移动设备被完全关闭。

这两种模式的实现方法对总体功耗有很大影响。具体来说,模式之间的转换速度和实际时序影响到功耗。除了这些模式外,SoC设计人员还可以充分利用多种技术降低工作和睡眠/空闲模式下的功耗。

由于所有这些技术都是相互关联的,并且取决于数据业务的时序和吞吐量要求,因此很难归纳出用户可以期望的具体功耗水平。在运行特定的实际应用时可以看到真实的性能测试。现有3G智能手机的通话时间平均为3至6小时,互联网访问时间平均为5至6小时。为了加快普及速度,WiMAX设备必须用同类型的电池提供相近的性能。

达到这一目的并非很困难,因为如果设备进行空闲/睡眠模式的转换速率足够快,那么更高的数据速率实际上会降低总体功耗。通过在更短时间内传送更多的数据,WiMAX设备可以在工作模式下运行较少的时间,而在掉电模式时运行更长时间,后者功耗仅为前者的一小部分。只要用户不运行一直要求满吞吐量的应用,WiMAX设备完全可以在现有电池寿命期内正常工作。

多频段设备

众多无线频谱规则使得像WiMAX这样的免许可技术的可用频率非常混乱。移动WiMAX发展到今天,有三种不同的频段似乎最流行。理想情况下,为了支持全球无缝漫游,移动WiMAX设备需要支持所有这些频率。最流行的移动WiMAX频段分别是2.3~2.4GHz、2.5~2.7GHz和3.4~3.6GHz。

仅针对其中一个频段设计的产品只能在特定国家工作,这对最低成本手机而言是合适的。不过对于需要自由漫游的用户来说,市场上已经有高集成度的无线模块,它们可以覆盖所有这三个频段,而且价格比较合理。

干扰问题

由于越来越多移动设备集成多种无线技术,设计人员必须保证不会产生相互干扰。蓝牙为耳机提供短距离通信,而Wi-Fi用于连接热点和家庭网络。这两种技术都工作在2.4GHz频段,之所以仍能同时工作,是因为半导体供应商已经提供了能减轻干扰的共存方法。如前所述,WiMAX设备的工作频率通常与蓝牙和Wi-Fi设备的2.4-2.5GHz频段是不重叠的。然而,由于所有这三种技术的频段都相当靠近,而且WiMAX的输出功率较高,因此这种组合很容易造成干扰。

无线技术的标准组织尚未解决干扰问题,因此这一任务落到了具体实现的开发人员身上。由于Wi-Fi和蓝牙是成熟的无线技术,因此明智的方法是WiMAX半导体制造商要开发和支持能够防止WiMAX产品引起干扰的技术。这样,评价某个供应商与其它无线技术一起工作的能力将是选择WiMAX芯片组的一个重要因素。

操作系统支持

种类广泛的移动设备导致相应种类广泛的操作系统。为了支持这些平台,帮助推动WiMAX的普及,半导体供应商需要提供适合最广泛操作系统的设备驱动程序。这些驱动程序经裁剪要能适合每家操作系统公司建立的接口。

对PC来说毫不费力的选择是微软的Windows Vista及前代产品。Linux其次,但其在上网本等小型设备中取得了长足的进展。对于手机而言,主要的选择包括Symbina、iPhone OS、RIM Blackberry和Windows Mobile。

这些操作系统加起来在手机市场上占据90%以上的份额。其它看起来有前途的新操作系统包括谷歌的Android和Palm的Web OS。除了要获得最广泛的操作系统支持外,认真测试甚至验证这些支持也很重要,这样才能确保产品如期工作。

第二代移动WiMAX芯片组

在紧跟完全符合IEEE 802.16标准和WiMAX论坛认证规范的移动WiMAX模块之后,第二代移动WiMAX芯片组也已顺利发布。这些模块采用可扩展的OFDMA PHY,工作在时分复用模式,能够支持3.5、5、7、10和20MHz左右的频段,而且可选支持2.3、2.5和/或3.5GHz范围内的多个频段。

第二代移动WiMAX芯片组专门针对智能手机和PDA作了优化,可配置用于全部基于模块的解决方案。这种芯片组主要用于多种方式的低功耗操作。因为基带芯片是用65nm低漏电工艺技术实现,并且实现了扩展电源选通技术和其它低功耗设计策略,芯片在空闲/睡眠模式下功耗极低。这种芯片组包含一个专用的电源管理IC,用于系统级高效控制电源。

作者:Dean Chang

ASSP部门高级经理

富士通微电子


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