基于FMC手機的低功耗設計方案

　　固網與移動融合（FMC）勢在必行，即手機能夠在移動網絡與非授權無線系統（如Wi-Fi網或藍牙連接）之間實現無縫切換。首先，消費者通過使用VoIP或固網電話來降低通話成本的需求存在。其次，實現三網合一（triple-play）的運營商的數量在不斷增加，對他們來說，固網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。服務提供商與設備制造商已經開始密切合作，致力于開發(fā)網絡完全融合的標準。

　　早期，Wi-Fi手機的主要問題在于Wi-Fi與移動網完全獨立。移動運營商最初因無法從中獲利而把Wi-Fi看成一種威脅，結果導致了雙輸的局面。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網絡。同時，由于缺乏將Wi-Fi與移動網無縫整合的技術，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，從而導致額外的功耗，Wi-Fi的用戶體驗也不令人滿意。

　　此后，運營商與設備供應商開發(fā)了通過Wi-Fi和IP提供移動語音、數據和IMS服務的技術，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，所有語音與數據服務也可以通過IP提供，而無需使用GSM網絡。這一技術最終導致了通用接入網（GAN）規(guī)范，即過去的非授權移動接入（UMA）的發(fā)布，這一規(guī)范現已成為3GPP的標準。

　　功耗是實現FMC的關鍵

　　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大的挑戰(zhàn)，該挑戰(zhàn)主要來自于電池技術。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，目前手機標準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備時，功耗并不是被關注的問題，但當將其用于手機時，功耗問題凸現出來。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)內一些公司（包括我們）準備重新考慮雙模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 （來源：Kineto Wireless Inc.）

　　融合手機平臺的發(fā)展

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

　　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。兩個系統完全獨立存在，大多數時間內都處于省電模式，尤其是在空閑模式下。FMC系統中一次只有一個系統在運作（如UMA/GAN）的明顯好處是呼叫將被重新路由并交給當前活動的系統，從而可以關閉另外一個系統。如果FMC方案在WLAN上集成VoIP（通?；赟IP）并與蜂窩系統（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。（來源：恩智浦半導體）

　　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，并在它們之間進行協調：由于采用協同工作濾波器，GSM與BT以及GSM與WLAN可以一起工作。BT/WLAN共用同一頻段，彼此之間干擾嚴重，因此需要復雜的射頻接入協調，特別是BT和WLANIC之間進行緊密協調。

　　圖3：融合手機第二代平臺（來源：恩智浦半導體）

　　除此以外，第三個系統（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子系統本身與所在的整個系統架構都需要具備很好的能效。

　　WLAN專用PMU，進一步改善系統能耗。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。

　　固網與移動融合（FMC）勢在必行，即手機能夠在移動網絡與非授權無線系統（如Wi-Fi網或藍牙連接）之間實現無縫切換。首先，消費者通過使用VoIP或固網電話來降低通話成本的需求存在。其次，實現三網合一（triple-play）的運營商的數量在不斷增加，對他們來說，固網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。服務提供商與設備制造商已經開始密切合作，致力于開發(fā)網絡完全融合的標準。

　　早期，Wi-Fi手機的主要問題在于Wi-Fi與移動網完全獨立。移動運營商最初因無法從中獲利而把Wi-Fi看成一種威脅，結果導致了雙輸的局面。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網絡。同時，由于缺乏將Wi-Fi與移動網無縫整合的技術，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，從而導致額外的功耗，Wi-Fi的用戶體驗也不令人滿意。

　　此后，運營商與設備供應商開發(fā)了通過Wi-Fi和IP提供移動語音、數據和IMS服務的技術，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，所有語音與數據服務也可以通過IP提供，而無需使用GSM網絡。這一技術最終導致了通用接入網（GAN）規(guī)范，即過去的非授權移動接入（UMA）的發(fā)布，這一規(guī)范現已成為3GPP的標準。

　　功耗是實現FMC的關鍵

　　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大的挑戰(zhàn)，該挑戰(zhàn)主要來自于電池技術。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，目前手機標準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備時，功耗并不是被關注的問題，但當將其用于手機時，功耗問題凸現出來。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)內一些公司（包括我們）準備重新考慮雙模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 （來源：Kineto Wireless Inc.）

　　融合手機平臺的發(fā)展

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

　　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。兩個系統完