3G技术的整合并不呈线性发展

作者：德州仪器无线终端业务部首席技术专家 Rick Wietfeldt

虽然结合了蓝牙、Wi-Fi 及辅助 GPS 技术的智能电话与多媒体移动设备已崭露头角，但拥有许多新连接技术及应用的第三代手机还没有进入人们的视野，这些新连接技术及应用包括调频收音机、数字电视接收、无线超宽带及其他丰富多彩的功能。

如果用基础数学来模拟这些新连接技术的集成过程，人们可能会倾向于将其视作简单的加法。不幸的是，这个过程可不是那么简单（或者说是连续）。它更接近于微积分及微分方程的求解。使这个问题复杂化的因素是预期的使用模式。

关键在于多种任务及应用可能会并存运行。在这种并存（可以定义为同时运行多种技术或应用）条件下，仅是一部 3G 手机就会提出几个难以应付的挑战。而且，并存还会引起这样的问题，即软件无线电 (SDR) 或认知无线电本身是否能够进行 3G 电话、多媒体手机及其他更高级产品所需的多功能 DSP 与 RF 处理器的工作。

解决并存问题的核心是能够在处理其他应用密集型任务的同时，执行语音及数据通信。

为了满足以上要求，平台的基本构架将不同于 2G 及 2.5G 手机的主流构架。后者是基于单处理器（有时是双处理器）的芯片组，其对处理密集的应用与多任务处理的支持通常有限，对并行处理的支持更是非常有限或是实际上根本不存在。随着基于具有多处理器的多功能架构的 3G 电话的出现，消费者对移动设备显著拓展的功能的青睐将改变其使用模式。更多的应用将载入这些设备。消费者将对并行处理有所需求，因为他们会很快地适应同时推出的多种应用。同时，他们希望产品使用的简易性与服务质量不打折扣。

多个独立处理引擎将成为 3G 架构的特点，这些引擎可以同时运作，各个引擎的工作电平因启动应用 (active application) 的处理需求不同而各异。在这类多功能架构下，一个处理器是一个主处理单元，管理着多个并行任务的执行，这些任务包括同步的语音及数据处理以及高分辨率图片、视频流与立体声等多媒体应用。

Shifting paradigm 转移典范

从现在开始 5 年以后，使用模式将会同时运行多种应用。例如，这些应用可能是语音（两个用户的通话）与蓝牙上的音频（背景 MP3 或调频）频道，还有图像（GPS 地图的检索及发送，用于建立会场的坐标系）及数据（因特网访问、列表共享）。这至少需要五个无线电广播装置--调频广播接收器、蓝牙/无线超宽带技术、Wi-Fi、3G 蜂窝及辅助 GPS--每个装置都有自己的空中接口，以及把所有设备结合在一起的协调中心控制器。

手持设备中多个无线收发装置的存在引发了与天线实施及相互干扰相关的关键射频问题。其他种类的系统，如 Wi-Fi 接入点及便携式电脑，则显示出两个天线可大幅度地改善射频性能，尽管会增加系统的复杂性及成本。基于五个或是更多的射频子系统的可能性，3G 电话可能需要一个以上的天线，几个无线接收装置将共享这些天线。这会使得某种"智能天线"技术--如单个或多个天线干扰的消除、多输入/多输出 (MIMO) 天线及 DSP 技术--可能在 3G 手机中得到应用。

迄今为止，通过谨慎处理射频设计与集成实践、以及通过实现一个主处理单元来协调每一射频子系统的工作，已在减少相互干扰方面取得了一定的成功。但是在 3G 电话中，多个无线接收装置及天线会显著增加必须加以解决的复杂性。随着时间的推移，在芯片级上提高射频集成要求将把上述问题推给半导体设计者，从而减轻系统设计者面临的挑战。由于天线设计与射频管理密切相关，因此未来的"智能"射频解决方案将涉及该问题的每一方面。

无线产业长期以来持有的一个信念显示，无线技术的关键是开发包括某些感知无线电能力在内的成熟的软件无线电。一些人相信 SDR 会在 3G 时代浮出水面。此类典范通常认为，可编程架构的"超级无线电收发装置"能够检测到手机环境中的多个射频空中接口，并且在特定时间段内及时切换到所需的最佳接口，这个接口经常被通俗地叫做"总是最佳连接"(ABC) 的接口。

无线技术专家与系统开发商坚持追求新的 SDR 梦想，因为他们相信它能够简化架构，并能通过某种可支持多个离散空中接口的架构降低手机的相关成本。不幸的是，SDR 的支持者正力争统一各种空中接口来产生单一的 ABC 接口。当前，无线产业正在经历一场典范的转变，3G 手机将藉此要求有多个无线电装置并行工作。因此，单单一个 ABC 空中接口是不够的。当然，可以想象有确实能够支持多个并行空中接口的改进 SDR，但是这会使本来已经很复杂的研究变得更加复杂。

沿着这样的路线，人们最后会试着将软件无线电的逻辑扩展到整个 3G 手机，亦即，手机的架构能够重新配置到这样一种程度，即它将类似于一种软件手机 (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 及所有的应用处理元素，这些元素是为预期的 3G 多无线电收发装置、多应用情况提供服务所需要的。虽然这是一个有趣的概念，但是它会增加同样的并行复杂性，并因此它可能会比 SDR 还复杂。