|
自從第一次成功地實現移動電話呼叫以來，世界已經發生了翻天覆地的變化。隨著越來越依賴移動電話，我們也成為了需求越來越旺盛的用戶。通話功能不足以滿足人們的需求。語音質量必須與有線電話媲美。用戶需要100%的覆蓋率和各種業務(如實時消息、定位、視頻播放、互聯網瀏覽等)。最后，人們希望回到家或在辦公室的每一個角落、甚至是全世界的任何地方都能享受同樣的服務。讓人人都有手機，并通過一個無處不在的、能夠負擔得起的、具有足夠帶寬的網絡，接入各種各樣的業務，是移動通信的神圣使命。超3G(B3G)移動電話正在努力解決用戶體驗質量(QoE)，承諾用戶得到理想的服務。 動機、驅動力和趨勢 上一代和目前這一代移動電話在覆蓋率、容量、語音質量、服務和效率上取得了非常大的進步(見圖1)，但是，在滿足消費者需求方面有時還有局限性。顯而易見，有必要轉向利用互聯網協議(IP)的、具有語音、視頻和數據融合以及無縫寬帶業務產品的綜合全數字網絡。除了利用在頻譜管理中取得的最新進展來優化成本之外，采用更為有效的調制方案也勢在必行。 有線生態系統已經創建了一個永遠連線的感覺，它讓每一個用戶成為一個內容創造者。最終用戶利用xDSL會越來越熟悉寬帶業務，并期望隨著生活走向移動而擁有同樣類型的服務。簡單性和易用性是用戶需求表上顯示的另外一個問題。 我們應該設想現有的技術不會消失，無線世界將持續制訂一系列的標準來提供不同的應用和服務。B3G不是要創建一個全新的“統治”技術，而是一個網中網概念，它支持所有現行的技術。用戶將能夠從一種無線通信標準自由漫游到另一種無線通信標準。這將對芯片設計工程師、軟件和協議棧提供商及系統集成商施加巨大的壓力，需把各種接入技術“擠進”圖2所示的有限電路板空間上。 對于無縫漫游來說，以同一IP地址漫游的能力是極為重要的，并將刺激消費者接受新的應用。目前的3G網絡數據傳輸率為384kbps，頻譜效率很低。現在的HSDPA將下行鏈路峰值數據率擴展到了14Mbps(Category 10)，而HSUPA將上行鏈路峰值數據率擴展到了5Mbps。然而，B3G承諾把下行鏈路的移動數據率擴展到最高100Mbps，而把上行鏈路的移動數據率擴展到高達50Mbps(圖3)。進一步的目標是：支持彈性帶寬、采用像OFDM這樣的新穎傳輸方案、大幅度降低延遲、采用通道質量檢測的自適應調制和編碼等等。 有待克服的挑戰 無論在什么類型的網絡中工作，移動終端平臺都要具備可配置能力，以確保不間斷的通信鏈路。此外，數據率更快、帶寬需求更高的應用需要的處理能力比3G強大約10倍，這就使得功耗和硬件/軟件分區之間的折衷面臨更為嚴峻的挑戰。 通過輕松快捷的通信、信息瀏覽和使應用直覺化的、易于操作的界面，B3G系統將進一步增強用戶的體驗。換言之，下一代平臺將具備豐富的功能，使用方便且節省電。這意味著，這種利用45nm乃至更低節點以及低功率、高性能CMOS工藝技術的SoC將隱含著超常的復雜性。 圖1：各代移動通信技術的功能演進 圖2：在單板上同時實現多種接入技術 目前，已經有不少于25種標準投入商用，為人們提供移動通信業務，其中包括GSM、GPRS、EDGE、UMTS、CDMA2000、HSDPA、IEEE802.11a/b/g/n、DECT、藍牙、UWB、T-DMB、DVB-T、DVB-H以及其它標準。最終所有標準都將整合到B3G的保護之下，以使不同的系統能夠在全球范圍及各種無線環境中工作。 表1：3G與超3G兩種技術的比較 芯片供應商的觀點 最終，下一代網絡移動技術也都將由芯片來實現。像英飛凌科技這樣的一些芯片提供商已經在支持未來移動技術的產品開發領域取得了長足進展，舉幾個例子來說，其中包括縮小芯片面積而實現更大的集成度、轉向低功耗CMOS工藝、投入巨大努力開發具有通用接口的應用軟件。 未來的無線通信系統必須支持多種無線標準并具有同時執行這些標準的能力。因此，除了芯片的面積和功耗的限制之外，靈活性和可編程性將是最重要的功能之一。根據所側重的目標應用和業務，多標準收發系統的所有元器件之間，應該具有優化區分。換言之，芯片供應商要仔細設計射頻和基帶系統的所有元器件，并考慮所有元器件、硬件/軟件之間的折衷。基帶處理電路將由多個DSP內核和專用加速器構成，并將是完全軟件可編程的。 原則上講，利用可編程或可調諧元器件構建完全靈活的RF前端是可能的；然而，由于專用無線通信標準的極為嚴格的約束，使其在近期內難以實現(見圖4)。 圖4：集成多協議的多頻帶射頻系統概覽圖 在給定功率和硅片面積預算的前提下，一種靈活且容易編程的解決方案就是由一簇單指令多數據(SIMD)DSP內核構成的架構。在這種架構中，利用了一簇SIMD核，配上用于編解碼以及濾波的專用可編程處理器，還包括一個用來執行協議棧的CPU(見圖5)。 圖5：無線通信的一個基帶平臺架構實例 GSM的成功和3G的經驗告訴我們，無線應用和業務的用戶期待著經濟的、可靠和安全的移動終端，希望這種終端使用方便簡捷，而將復雜性隱藏起來。還有一件比較重要的事情是，看廣播或視頻播放不應該以犧牲用戶終端的電池壽命或網絡運營商的語音業務為代價。 網絡的融合、技術的演進和三重播放業務正在引領市場向著概念更為復雜的B3G網絡發展。面對B3G系統終端的諸多挑戰，利用CMOS和RFCMOS工藝技術把所需要的處理能力集成到SoC中，是全球領先半導體制造商長期研究的課題。預期系統設計要到2010年才能完成。其中，英飛凌公司正在對新一代的無線接入概念、通信處理器和數字信號處理架構和技術進行評估。 |
