基于FMC手機的低功耗設(shè)計方案

　　固網(wǎng)與移動融合（FMC）勢在必行，即手機能夠在移動網(wǎng)絡(luò)與非授權(quán)無線系統(tǒng)（如Wi-Fi網(wǎng)或藍牙連接）之間實現(xiàn)無縫切換。首先，消費者通過使用VoIP或固網(wǎng)電話來降低通話成本的需求存在。其次，實現(xiàn)三網(wǎng)合一（triple-play）的運營商的數(shù)量在不斷增加，對他們來說，固網(wǎng)與移動融合既是一個賣點，也是利潤的來源－無論采用何種呼叫方式，他們都能賺錢。服務(wù)提供商與設(shè)備制造商已經(jīng)開始密切合作，致力于開發(fā)網(wǎng)絡(luò)完全融合的標(biāo)準(zhǔn)。

　　早期，Wi-Fi手機的主要問題在于Wi-Fi與移動網(wǎng)完全獨立。移動運營商最初因無法從中獲利而把Wi-Fi看成一種威脅，結(jié)果導(dǎo)致了雙輸?shù)木置?。由于Wi-Fi無法無縫地整合到用戶體驗中，用戶需要“激活”Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)。同時，由于缺乏將Wi-Fi與移動網(wǎng)無縫整合的技術(shù)，用戶需要同時開啟GSM和Wi-Fi，即在用戶使用Wi-Fi時移動運營商也需要繼續(xù)通過GSM提供服務(wù)，從而導(dǎo)致額外的功耗，Wi-Fi的用戶體驗也不令人滿意。

　　此后，運營商與設(shè)備供應(yīng)商開發(fā)了通過Wi-Fi和IP提供移動語音、數(shù)據(jù)和IMS服務(wù)的技術(shù)，增強了Wi-Fi對移動運營商的“友好”性。如今的雙模手機可以不用開啟GSM就使用Wi-Fi，所有語音與數(shù)據(jù)服務(wù)也可以通過IP提供，而無需使用GSM網(wǎng)絡(luò)。這一技術(shù)最終導(dǎo)致了通用接入網(wǎng)（GAN）規(guī)范，即過去的非授權(quán)移動接入（UMA）的發(fā)布，這一規(guī)范現(xiàn)已成為3GPP的標(biāo)準(zhǔn)。

　　功耗是實現(xiàn)FMC的關(guān)鍵

　　盡管有消費者需求的推動，要將FMC推向大眾市場仍面臨相當(dāng)大的挑戰(zhàn)，該挑戰(zhàn)主要來自于電池技術(shù)。過去十年，人們并未在研發(fā)具有比鋰離子電池更高量密度的電池方面取得重大進展。消費者對超薄手機的需求引發(fā)電池尺寸的進一步縮小，同時，目前手機標(biāo)準(zhǔn)的電池電量值實際上遠遠小于上一代手機，一般為650mAh，而不是1000mAh。那么，如何在不影響待機與通話時間的前提下，將手機功耗降低30%已經(jīng)成為芯片制造商面臨的重大挑戰(zhàn)。而FMC手機（一般稱為雙模手機）必須同時支持兩種或三種無線裝置，其功耗更大。因此，第一部FMC手機的待機時間和通話時間指標(biāo)都不高也在意料之中。UMA能夠顯著改進雙模手機的電池性能，改善消費者的用戶體驗，并使移動服務(wù)提供商獲利，從而成為三贏方案。

　　早期Wi-Fi手機面臨的第二個重大問題是，無線（WLAN）模塊用于PC和其它交流電供電的計算機外圍設(shè)備時，功耗并不是被關(guān)注的問題，但當(dāng)將其用于手機時，功耗問題凸現(xiàn)出來。這意味著，在某些情況下，這種手機的待機時間只有半天，這也是很多分析師認(rèn)為FMC市場前途未卜的原因之一。

　　可喜的是，最新的三星UMA雙模手機（基于恩智浦半導(dǎo)體的手機平臺）改變了這一局面，它有效地提升了待機和通話時間，促使分析師們開始重新考慮這個市場。“鑒于三星手機（基于恩智浦平臺）在Wi-Fi模式下的待機時長，業(yè)內(nèi)一些公司（包括我們）準(zhǔn)備重新考慮雙模Wi-Fi/蜂窩手機?！?007年7月SignalsResearchGroup，LLC公司CEOMichaelW.Thelander在其報告中指出。

　　圖1：UMA 系統(tǒng) （來源：Kineto Wireless Inc.）

　　融合手機平臺的發(fā)展

　　UMA手機上市以來，關(guān)于其特性、功耗以及發(fā)展方面已經(jīng)有了一些初步體驗。

　　第一代FMC手機

　　這些手機通常是在移動平臺中集成一個WLAN子系統(tǒng)。兩個系統(tǒng)完全獨立存在，大多數(shù)時間內(nèi)都處于省電模式，尤其是在空閑模式下。FMC系統(tǒng)中一次只有一個系統(tǒng)在運作（如UMA/GAN）的明顯好處是呼叫將被重新路由并交給當(dāng)前活動的系統(tǒng)，從而可以關(guān)閉另外一個系統(tǒng)。如果FMC方案在WLAN上集成VoIP（通?；赟IP）并與蜂窩系統(tǒng)（GSM/UMTS）并行使用，由MMI（人機接口）/用戶決定呼叫路由和接聽方式，則不具備上述優(yōu)勢。

　　圖2：融合手機第一代平臺架構(gòu)。（來源：恩智浦半導(dǎo)體）

　　第二代融合手機

　　由于越來越多的用戶使用藍牙耳機，第二代融合手機一般都集成了藍牙（BT）功能。這類手機集成了三個射頻系統(tǒng)，并在它們之間進行協(xié)調(diào)：由于采用協(xié)同工作濾波器，GSM與BT以及GSM與WLAN可以一起工作。BT/WLAN共用同一頻段，彼此之間干擾嚴(yán)重，因此需要復(fù)雜的射頻接入?yún)f(xié)調(diào)，特別是BT和WLANIC之間進行緊密協(xié)調(diào)。

　　圖3：融合手機第二代平臺（來源：恩智浦半導(dǎo)體）

　　除此以外，第三個系統(tǒng)（BT）在空閑（掃描）和通話（即在使用耳機模式）時也需要額外功耗。因此BT子系統(tǒng)本身與所在的整個系統(tǒng)架構(gòu)都需要具備很好的能效。

　　WLAN專用PMU，進一步改善系統(tǒng)能耗。采用專用于WLAN和/或BT平臺的PMU，可以避免因LDO（線性穩(wěn)壓器）造成的損耗，從而達到進一步改善能耗的目標(biāo)。

　　固網(wǎng)與移動融合（FMC）勢在必行，即手機能夠在移動網(wǎng)絡(luò)與非授權(quán)無線系統(tǒng)（如Wi-Fi網(wǎng)或藍牙連接）之間實現(xiàn)無縫切換。首先，消費者通過使用VoIP或固網(wǎng)電話來降低通話成本的需求存在。其次，實現(xiàn)三網(wǎng)合一（triple-play）的運營商的數(shù)量在不斷增加，對他們來說，固網(wǎng)與移動融合既是一個賣點，也是利潤的來源－無論采用何種呼叫方式，他們都能賺錢。服務(wù)提供商與設(shè)備制造商已經(jīng)開始密切合作，致力于開發(fā)網(wǎng)絡(luò)完全融合的標(biāo)準(zhǔn)。

　　早期，Wi-Fi手機的主要問題在于Wi-Fi與移動網(wǎng)完全獨立。移動運營商最初因無法從中獲利而把Wi-Fi看成一種威脅，結(jié)果導(dǎo)致了雙輸?shù)木置妗Ｓ捎赪i-Fi無法無縫地整合到用戶體驗中，用戶需要“激活”Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)。同時，由于缺乏將Wi-Fi與移動網(wǎng)無縫整合的技術(shù)，用戶需要同時開啟GSM和Wi-Fi，即在用戶使用Wi-Fi時移動運營商也需要繼續(xù)通過GSM提供服務(wù)，從而導(dǎo)致額外的功耗，Wi-Fi的用戶體驗也不令人滿意。

　　此后，運營商與設(shè)備供應(yīng)商開發(fā)了通過Wi-Fi和IP提供移動語音、數(shù)據(jù)和IMS服務(wù)的技術(shù)，增強了Wi-Fi對移動運營商的“友好”性。如今的雙模手機可以不用開啟GSM就使用Wi-Fi，所有語音與數(shù)據(jù)服務(wù)也可以通過IP提供，而無需使用GSM網(wǎng)絡(luò)。這一技術(shù)最終導(dǎo)致了通用接入網(wǎng)（GAN）規(guī)范，即過去的非授權(quán)移動接入（UMA）的發(fā)布，這一規(guī)范現(xiàn)已成為3GPP的標(biāo)準(zhǔn)。

　　功耗是實現(xiàn)FMC的關(guān)鍵

　　盡管有消費者需求的推動，要將FMC推向大眾市場仍面臨相當(dāng)大的挑戰(zhàn)，該挑戰(zhàn)主要來自于電池技術(shù)。過去十年，人們并未在研發(fā)具有比鋰離子電池更高量密度的電池方面取得重大進展。消費者對超薄手機的需求引發(fā)電池尺寸的進一步縮小，同時，目前手機標(biāo)準(zhǔn)的電池電量值實際上遠遠小于上一代手機，一般為650mAh，而不是1000mAh。那么，如何在不影響待機與通話時間的前提下，將手機功耗降低30%已經(jīng)成為芯片制造商面臨的重大挑戰(zhàn)。而FMC手機（一般稱為雙模手機）必須同時支持兩種或三種無線裝置，其功耗更大。因此，第一部FMC手機的待機時間和通話時間指標(biāo)都不高也在意料之中。UMA能夠顯著改進雙模手機的電池性能，改善消費者的用戶體驗，并使移動服務(wù)提供商獲利，從而成為三贏方案。

　　早期Wi-Fi手機面臨的第二個重大問題是，無線（WLAN）模塊用于PC和其它交流電供電的計算機外圍設(shè)備時，功耗并不是被關(guān)注的問題，但當(dāng)將其用于手機時，功耗問題凸現(xiàn)出來。這意味著，在某些情況下，這種手機的待機時間只有半天，這也是很多分析師認(rèn)為FMC市場前途未卜的原因之一。

　　可喜的是，最新的三星UMA雙模手機（基于恩智浦半導(dǎo)體的手機平臺）改變了這一局面，它有效地提升了待機和通話時間，促使分析師們開始重新考慮這個市場?！拌b于三星手機（基于恩智浦平臺）在Wi-Fi模式下的待機時長，業(yè)內(nèi)一些公司（包括我們）準(zhǔn)備重新考慮雙模Wi-Fi/蜂窩手機。”2007年7月SignalsResearchGroup，LLC公司CEOMichaelW.Thelander在其報告中指出。

　　圖1：UMA 系統(tǒng) （來源：Kineto Wireless Inc.）

　　融合手機平臺的發(fā)展

　　UMA手機上市以來，關(guān)于其特性、功耗以及發(fā)展方面已經(jīng)有了一些初步體驗。

　　第一代FMC手機

　　這些手機通常是在移動平臺中集成一個WLAN子系統(tǒng)。兩個系統(tǒng)完