4G時(shí)代的數(shù)字家庭
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隨時(shí)隨地手機(jī)看文章
今天的終端用戶想要什么呢？他們希望自己的各種電子設(shè)備可以無(wú)線地互聯(lián)互通；有統(tǒng)一的平臺(tái)對(duì)它們進(jìn)行統(tǒng)一的管理和監(jiān)控；這個(gè)平臺(tái)越小越好，如果能放進(jìn)口袋的話再好不過了；口袋里的東西要精簡(jiǎn)，最好把手機(jī)、PDA、照相機(jī)、娛樂設(shè)備、安全監(jiān)控功能都合在一起；這個(gè)玩意的功能還要強(qiáng)，相比起那些分立的設(shè)備性能不能懸殊太大……
融合的需求對(duì)移動(dòng)設(shè)備提出了前所未有的挑戰(zhàn)，如果需要手持設(shè)備具有這樣的能力，除了強(qiáng)悍的處理器之外，它還需要支持WLAN、UWB、Bluetooth、Zigbee、DVB-H、UMTS等諸多無(wú)線協(xié)議。這些協(xié)議用以支持移動(dòng)通信、娛樂體驗(yàn)、計(jì)算應(yīng)用的需求，關(guān)鍵的一點(diǎn)是，無(wú)論在居室、辦公場(chǎng)所和戶外的環(huán)境中都要隨時(shí)滿足這樣的需求。
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)
在不久前召開的MTT無(wú)線周（Wireless Week）大會(huì)上，我們看到了一個(gè)有意思的詞：網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)（Network of Networks）。這是對(duì)于下一代通信網(wǎng)的描述：如果說3G網(wǎng)絡(luò)帶來了高速的數(shù)據(jù)服務(wù)，那么4G網(wǎng)絡(luò)的亮點(diǎn)則更偏重于各種互連和通信技術(shù)的融合。
4G大餐看起來的確令人胃口大開，這道菜的原材料有哪些呢？讓我們看看目前無(wú)線通信技術(shù)的情況。
移動(dòng)通信
3GPP的GSM、GPRS、EDGE代表了2G、2.5G和2.75G時(shí)代的數(shù)據(jù)服務(wù)能力，雖然只有10 kbps~100 kbps的速率，但畢竟讓用戶真切的感受到了數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的樂趣；進(jìn)入3G時(shí)代的UMTS雖然只能支持1920kbps的傳輸速率, 但關(guān)鍵的是它真正地實(shí)現(xiàn)了價(jià)格可接受的移動(dòng)WWW訪問和MMS；HSDPA作為3.5G的過渡產(chǎn)品使得傳輸速率可達(dá)8Mbps ~ 10Mbps，而采用多入多出（MIMO）技術(shù)的HSDPA系統(tǒng)，數(shù)據(jù)速率可以達(dá)到20Mbps；HSOPA也許是4G到來之前的最后一站，它所描繪的30Mbps ~ 100Mbps的傳輸速率著實(shí)讓人著迷。
另一方面3GPP2從CDMA2000 1xRTT開始進(jìn)入2.5G時(shí)代，CDMA2000 1xRTT雖然獲得3G技術(shù)的官方資格，但一般被看作是2.5G或者 2.75G技術(shù)，因?yàn)樗鼉H支持最高144kbps數(shù)據(jù)速率；EV-DO (Evolution-Data Only)允許在一個(gè)無(wú)線信道傳送高速數(shù)據(jù)報(bào)文數(shù)據(jù)的情況下，支持下行(向前鏈路)數(shù)據(jù)速率最高3.1Mbps，上行(反向鏈路)數(shù)據(jù)速率最高到1.8 Mbps，這使得3G的味道真正得到了體現(xiàn)。
計(jì)算網(wǎng)絡(luò)
經(jīng)過多年的推廣，Wi-Fi終于成了家庭網(wǎng)絡(luò)連接的首選方式，雖然一直在改進(jìn)，但其帶寬、漫游、系統(tǒng)安全性等自身缺點(diǎn)仍然存在；802.11n的新標(biāo)準(zhǔn)似乎今年就要破殼而出，融合了MIMO(多入多出)與OFDM(正交頻分復(fù)用)技術(shù)的新標(biāo)準(zhǔn)，不但能提高無(wú)線傳輸質(zhì)量，也將使傳輸速率得到極大提升；WiMAX網(wǎng)絡(luò)在一定程度上對(duì)3G形成威脅，802.16e理論上支持50km的線性服務(wù)覆蓋范圍，以及70Mbps的速率，越來越多的固話運(yùn)營(yíng)商將其看作未來最后一公里的首選接入方式；也許最近韓國(guó)部署的WiBro可以算是目前最成功的WiMAX應(yīng)用實(shí)例，韓國(guó)將其看作是3.5G~4G系統(tǒng)的關(guān)鍵選擇之一，WiBro或許真的會(huì)對(duì)傳統(tǒng)的3G技術(shù)造成沖擊。
個(gè)人局域網(wǎng)
隨著便攜及無(wú)線設(shè)備的增多，個(gè)人范圍（隨身攜帶或數(shù)米之內(nèi)）的計(jì)算設(shè)備組網(wǎng)的需求越來越強(qiáng)烈。藍(lán)牙的應(yīng)用越來越廣，其新版本的最高速率可達(dá)20kbps~55Mbps，非常適合各種設(shè)備之間的互聯(lián)；UWB可在10m的距離內(nèi)提供110 Mbps 的傳輸速率以及在2m的距離內(nèi)提供480 Mbps的傳輸速率，IEEE802.15 TG3a工作小組雖然已經(jīng)解散，但并不意味著UWB技術(shù)和應(yīng)用從此銷聲匿跡，事實(shí)上更加激烈的研發(fā)和推廣競(jìng)爭(zhēng)即將到來，各個(gè)幫派都在努力成為未來真正的“事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)”。
廣播網(wǎng)
移動(dòng)設(shè)備接收數(shù)字廣播信號(hào)已經(jīng)變得越來越流行，目前主流的針對(duì)便攜設(shè)備的視頻傳輸標(biāo)準(zhǔn)包括DVB-H和DMB。DMB可通過衛(wèi)星或地面信號(hào)進(jìn)行傳輸，DVB-H系統(tǒng)則可單獨(dú)存在或作為通信網(wǎng)絡(luò)的附加功能提供廣播內(nèi)容。目前不同的國(guó)家和地區(qū)已經(jīng)開始或決定采用這兩種標(biāo)準(zhǔn)。
4G網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)
4G網(wǎng)絡(luò)能帶給數(shù)字家庭的最大好處，也許便是將上述諸多網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行優(yōu)化和融合，讓用戶獲得真正“無(wú)縫”的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)，用戶并不需要知道自己正身處哪種網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)之中，但卻可以隨心所欲地享受各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。選擇正確的網(wǎng)絡(luò)不再是用戶的工作，系統(tǒng)和終端設(shè)備會(huì)聰明地完成網(wǎng)絡(luò)的漫游。
不妨來設(shè)想一下4G網(wǎng)絡(luò)的特性：首先它的數(shù)據(jù)帶寬將達(dá)到前所未有的100Mbps~1Gbps之高；這種網(wǎng)絡(luò)將全部采用基于IP的技術(shù)（IPv6）；OFDMA(正交頻分多址)+MIMO（多入多出）將成為核心技術(shù)要點(diǎn)；VoIP將升級(jí)成語(yǔ)音與視頻兼顧的V2IP(Video and voice over-IP)應(yīng)用；Mesh無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將傳統(tǒng)熱點(diǎn)覆蓋區(qū)域放大，提供更加便利的接入環(huán)境；無(wú)縫的漫游特性允許用戶隨時(shí)隨地的享受任何網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。
便攜設(shè)備的挑戰(zhàn)
運(yùn)行在4G網(wǎng)絡(luò)中的便攜設(shè)備當(dāng)然要在應(yīng)用上有所突破，這表現(xiàn)在以下幾方面：
網(wǎng)絡(luò)接入
在高速的4G網(wǎng)絡(luò)中，便攜式設(shè)備的接入功能使它能夠支持最新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，能夠像桌面系統(tǒng)一樣隨意地訪問各種形式的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容――目前由于網(wǎng)絡(luò)帶寬和硬件本身的限制，能做到這一點(diǎn)的手持設(shè)備還不多見。
無(wú)線流媒體
由于網(wǎng)絡(luò)的支持，無(wú)線流媒體內(nèi)容將越來越盛行，當(dāng)帶寬的瓶頸逐漸化解，便攜式設(shè)備中的流媒體應(yīng)用將迅速發(fā)展起來。 [!--empirenews.page--]
視頻通話
還是由于網(wǎng)絡(luò)的支持，IP技術(shù)允許你在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)與任何人進(jìn)行通信，當(dāng)然視頻通話將更加拉近你們的距離。
廣播接收
家庭網(wǎng)絡(luò)
便攜式設(shè)備對(duì)家庭網(wǎng)絡(luò)的支持和管理功能使其成為隨身管家，除了娛樂和控制功能之外，也許更重要的是無(wú)縫的網(wǎng)絡(luò)切換技術(shù)允許你隨時(shí)監(jiān)控家庭的安全信息。
能實(shí)現(xiàn)以上要求的便攜終端設(shè)備對(duì)芯片表現(xiàn)及設(shè)計(jì)人員都提出了非常苛刻的要求，F(xiàn)reescale市場(chǎng)策略總監(jiān)Fawzi Behmann表示，“下一代便攜設(shè)備需要應(yīng)對(duì)的挑戰(zhàn)主要表現(xiàn)在四個(gè)關(guān)鍵詞上：最小化、多模、多媒體和價(jià)格。其中最小化的概念最為重要，它包含著功耗最小化、成本最小化、體積最小化和產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期的最小化。”
附文：支撐數(shù)字家庭的RF技術(shù)
消費(fèi)電子應(yīng)用和無(wú)線通信的需求給半導(dǎo)體行業(yè)帶來了巨大的機(jī)遇――集成度有待于進(jìn)一步提高，系統(tǒng)也需要更加優(yōu)化，數(shù)字化的生活給RF技術(shù)帶來了前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，反之亦然。
在不久前與美國(guó)圣地亞哥舉辦的MTT無(wú)線周大會(huì)上，眾多主流RF相關(guān)廠商爭(zhēng)相展示自己的技術(shù)和產(chǎn)品，下面是我們挑選的一些精彩的產(chǎn)品和技術(shù)亮點(diǎn)，希望與讀者分享。
支持多模手機(jī)的收發(fā)器解決方案
RFMD公司在加州圣地亞哥微波理論與技術(shù)(MTT)無(wú)線大會(huì)介紹了一款由POLARIS 2 收發(fā)器和PowerStar 功率放大器模塊組成的高整合度Polaris 2 Total Radio解決方案。POLARIS 2 收發(fā)器可支持四個(gè)頻帶 (850MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz)，并可執(zhí)行 GSM、GPRS 和 EDGE 蜂窩手機(jī)的所有無(wú)線電功能。 POLARIS 2 收發(fā)器是首款采用獨(dú)特直接數(shù)字極化調(diào)制器的收發(fā)器，與直接啟動(dòng)和極性環(huán)發(fā)送器等其它發(fā)送架構(gòu)相比，直接數(shù)字極化調(diào)制器可將發(fā)送功耗降低近 30%。POLARIS 2 收發(fā)器在低頻帶中實(shí)現(xiàn)了優(yōu)于 -109dBm 的接收靈敏度，在高頻帶中實(shí)現(xiàn)了優(yōu)于 -108dBm 的接收靈敏度，此外，POLARIS 2 收發(fā)器還具有更高的動(dòng)態(tài)范圍，并且在衰減和阻塞的情況下，該收發(fā)器在接收器中使用數(shù)字信號(hào)處理來實(shí)現(xiàn)出色的性能，如此也降低了通話掉線率。
另外據(jù)RFMD公司介紹，摩托羅拉的 V551 和 V547 EDGE(GSM/GPRS/EDGE) 手機(jī)中，就采用了這套解決方案。
3G蜂窩手機(jī)開關(guān)
Peregrine 半導(dǎo)體公司在MTT無(wú)線大會(huì)上展出了PE42671 SP7T 蜂窩手機(jī)開關(guān)。這種新的器件采用該公司融合了增強(qiáng)的HaRP技術(shù)的新一代UltraCMOS 工藝，用于下一代雙模WCDMA 移動(dòng)電話。
PE42671是一款符合3GPP互調(diào)失真（IMD）標(biāo)準(zhǔn)的單片SP7T 器件，滿足雙頻WCDMA 和GSM 的要求。此開關(guān)提供靈活的通信路徑組合： 兩個(gè)可用于GSM/PCS/EDGE 的發(fā)射端口，兩個(gè)可用于WCDMA 或用作接收端口的發(fā)射/接收端口，以及三個(gè)對(duì)稱的接收端口。PE42671的射頻性能包括： 發(fā)射和接收隔離（+47 dB，900 MHz 和+40dB，1900 MHz）；41 dBm 的P1dB 壓縮點(diǎn)；900 MHz 時(shí)0.65 dB 的插入損耗。片上CMOS 解碼邏輯方便1.8 V 和2.75 V 的三針CMOS 控制輸入，而不帶隔直流電容器和片上SAW 濾波器過壓保護(hù)器件則可確保方便集成。
值得一提的是，Peregrine 半導(dǎo)體公司的開關(guān)產(chǎn)品線采用UltraCMOS混合信號(hào)工藝技術(shù)，這種技術(shù)使用藍(lán)寶石襯底，是絕緣體上覆硅（SOI）技術(shù)的擴(kuò)展，可提高收益并降低成本。與競(jìng)爭(zhēng)工藝（如高度重視射頻性能、低功率和集成的應(yīng)用中的GaAs、SiGe BiCMOS 和Bulk CMOS）相比，這種技術(shù)的特色非常明顯。
WiMAX基站關(guān)鍵技術(shù)
飛思卡爾半導(dǎo)體在MTT無(wú)線大會(huì)展示了用于WiMAX基站的功放產(chǎn)品MRF7S38075H，這是一個(gè)75W的P1dB 射頻晶體管，平均功率為42dBm（16W），滿足在3.5GHz頻段運(yùn)行的WiMAX設(shè)備的性能要求，40W和10W的 P1dB 3.5 GHz設(shè)備也會(huì)在2006年2月面市。這三款先進(jìn)的LDMOS設(shè)備擴(kuò)大了飛思卡爾現(xiàn)有的射頻功率晶體管系列的產(chǎn)品陣容，面向在2.3GHz、2.5GHz和3.5GHz頻段運(yùn)行的WiMAX/WiBRO設(shè)備。
據(jù)介紹，高級(jí)HV7 LDMOS設(shè)備完善了12V GaAs PHEMT設(shè)備的功能，使其能夠適應(yīng)3.5 GHz的 WiMAX應(yīng)用，目前正在開發(fā)的新型高壓GaAs設(shè)備將可在高達(dá)6 GHz的頻段運(yùn)行。這就使它們成為在該頻率范圍內(nèi)運(yùn)行的WiMAX和其它無(wú)線應(yīng)用的理想之選。當(dāng)運(yùn)行電壓達(dá)到20 V以上，GaAs設(shè)備能夠達(dá)到高達(dá)100 W的輸出功率，同時(shí)還能滿足數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的嚴(yán)格要求。
此前，硅LDMOS技術(shù)在3.5GHz頻段上不能提供令人滿意的射頻功率性能表現(xiàn)。這就使得合成半導(dǎo)體設(shè)備（如GaAs PHEMT）成為唯一選擇?，F(xiàn)在，飛思卡爾的3.5 GHz HV7 LDMOS設(shè)備提供了WiMAX系統(tǒng)所需的高效、線性和EVM性能，為設(shè)計(jì)者提供了新的選項(xiàng)。
集成RMS功率檢測(cè)器的RF/IF可變?cè)鲆娣糯笃?/STRONG>ADI公司在MTT無(wú)線大會(huì)上推出了一種新的模擬控制可變?cè)鲆娣糯笃鳎╒GA）從而拓展了其射頻（RF）集成電路(IC)的產(chǎn)品種類，這種VGA為無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用領(lǐng)域，例如蜂窩基站RF收發(fā)器，提供了寬頻率范圍的高線性度。AD8368最適合于用來保持基站RF收發(fā)器的寬動(dòng)態(tài)范圍，從而保證到達(dá)的呼叫信號(hào)無(wú)論強(qiáng)弱都能有效地處理和保持。另外，AD8368在片內(nèi)集成一個(gè)精確的均方根或有效值（RMS）功率檢測(cè)器，它能在4 mm × 4 mm的小封裝內(nèi)提供一個(gè)完整的自動(dòng)增益控制（AGC）環(huán)路，從而簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)并且減少了所需要的外部元件的數(shù)量。
AD8368具有在最寬中頻（IF）范圍保持高線性度〔在70 MHz處具有 34 dBm 輸出三階交點(diǎn)（OIP3）〕的能力，從而允許它用于所有無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)，包括2G、3G以及新興的寬帶無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)，例如802.16 (WiMAX)。AD8368 的380MHz的工作頻率范圍允許它用于任何無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)（其中使用一個(gè)或幾個(gè)AGC環(huán)路優(yōu)化基站動(dòng)態(tài)范圍）中的接受和發(fā)送路徑，也允許設(shè)計(jì)工程師為優(yōu)化信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍和靈敏度而增加額外的增益。
據(jù)介紹，AD8368出色的對(duì)數(shù)增益控制一致性和增益均勻性來自其X-AMP體系結(jié)構(gòu)。這是一種實(shí)現(xiàn)高性能、連續(xù)可變?cè)鲆婵刂频膭?chuàng)新技術(shù)。AD8368能夠在從-12 dB到 + 22 dB這樣寬的34 dB范圍內(nèi)提供連續(xù)的對(duì)數(shù)增益控制，AD8368具有獨(dú)立設(shè)置增益800MHz的-3dB帶寬，單端輸入和輸出驅(qū)動(dòng)，以及在全工作范圍內(nèi)有優(yōu)良的線性度，這些特性使它非常適合GSM, CDMA2000, W-CDMA和TD SCDMA蜂窩基站應(yīng)用。AD8368采用4.5 V~5.5 V的單電源，僅需54 mA電源電流。 [!--empirenews.page--]
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