汇聚技术加速手机设计的发展
快速变动的技术需求促使移动电话的发展。曾经是简单语音为主的单模式手机已被多模式智能型手机、无线PDA和多媒体产品所取代,包括蓝牙、802.11无线网络以及全球定位服务在内的新一波科技浪潮正汇聚于手机,使设计人员必须提供创新解决方案,满足无线市场的严苛设计要求。
或许是第一波的汇聚技术并未带来足够的设计需求,另一波科技浪潮很快又将到来,其中许多都与更强大的射频功能有关。在世界某些地区,手机已开始提供调频广播和模拟电视的接收功能,随着新功能、应用和技术不断汇聚至无线手机,越来越多的手机设计很快就会采纳这些技术-还有超频宽 (UWB)、数字电视、卫星广播和其它功能。
要把新技术加入现有设计,这项工作本身就很困难,但是手机设计人员还必须克服最严苛的限制-由消费者所设下的各种要求。这些要求包括电池寿命、功能性能、产品体积和成本,另外还有产品上市时间。
那么这几波汇聚技术的浪潮将对手机设计产生那些影响？第一波是把蓝牙、无线网络和全球定位系统等功能集成至手机,它也引领出许多有趣的问题和设计考虑,而这些问题和设计考虑都将是未来系统层级集成计划的一部份。
第一波手机制造商已转向硅芯片层级集成,并以它做为减少芯片数目、用料成本和功耗以及达成缩小体积目标的主要方法,但在步调快速的移动电话市场上,若能把朝向更高阶硅芯片集成度的必然趋势以及模块化架构策略结合在一起,将对手机制造商产生极大助益。
手机制造商已转向硅芯片层级集成,并以它做为减少芯片数目、用料成本和功耗以及达成缩小体积目标的主要方法,但在步调快速的移动电话市场上,若能把朝向更高阶硅芯片集成度的必然趋势以及模块化架构策略结合在一起,将对手机制造商产生极大助益。
事实上,模块化和硅芯片集成并非水火不容;相反的,只要利用集成型及模块化子系统做为完全集成式系统单芯片的建构方块,厂商就能以子系统层级的硅芯片集成为基础,发展出一套模块化的系统设计方法。这种方法可以保持很大弹性,确保制造商获得他们所需的灵活性,使他们能针对市场需求迅速做出响应-这些需求正是促使蓝牙和无线网络等新技术加入手机设计的主要因素 (图1)。
蓝牙在手机的应用已领先无线网络一步。过去几年,蓝牙的发展不断成熟,有更多产品问世,而它们之间的互用性也获得解决。但另一方面,无线上网据点、办公室大楼和家庭中安装的802.11无线网络数目已达到一定程度,消费者很快就会期望他们手机也提供无线网络功能;另外,手机无线业者认为无线网络将成为推动许多令人振奋的新数据服务的一项技术。
蓝牙和无线网络使用同样的ISM无需授权频带 (2.400 GHz至2.4835 GHz),使它们在无线手机的汇聚更加复杂;把两组无线电路,一个是802.11无线网络子系统,另一个是蓝牙子系统,安排在手机内部的相邻位置,这两种技术就很容易产生相互干扰,甚至降低性能。
虽然蓝牙和802.11无线网络使用不同的空中传输接口 (air interfaces),但是彼此的干扰相当严重。
802.11采用直接序列展频 (DSSS) 以及正交分频多任务 (OFDM) 技术,蓝牙则采用跳频展频 (FHSS) 技术;在宽度为83.5 MHz的ISM频带中,802.11大约占用四分之一,而且它只有在传送数据时才会使用这些频带。在透过无线网络信道传送数据之前,802.11收发器也会检查信道数据流量,避免发生封包碰撞。
蓝牙的FHSS信道则不是采用固定频率;当蓝牙传输数据时,它会在79个事先定义的频道间随机跳跃,这些频道的间隔则为1 MHz。透过这种方式,蓝牙得以利用整个频带,只不过在任何一个时间点上,只有很小一部份的频带会被使用。蓝牙每秒大约会执行1,600次的频道跳跃,而且不同于802.11在传送数据前先监测数据流量的做法,蓝牙会直接传送数据,不管信道中是否有其它的讯号或是封包;万一发生封包碰撞,蓝牙会重新传送遗失的封包,直到对方确认收到这些封包为止。
