随着接收效率的提升,手机系统也面临整体性的设计问题。当资料传输量大幅提升时,手机的处理效率也得提升,这又可分为通信段的基频处理能力与应用段的多媒体处理能力。目前这两段朝向技术独立的方向发展,以满足各自在技术延革与市场需求上的不同需求,晶片业者也强调以开放性的架构来提供制造商多样化的弹性选择。很显然地,要能让HSDPA手机达到预期的效能,其软硬件的设计挑战将会大幅提升,除了需要采用更强的处理器或加速器来强化处理能力外,接收到的大量数据也需要更大的记忆体容量来储存。
不仅如此,系统内的各元件也需要以更高速、智能性的匯流排来做串连,并采用各种节能的策略来延长电池的寿命。这些策略包括避免使用高时脉的处理器、采用较低的电压、改进演算效率,以及针对整体系统提出最佳化的电源管理策略,例如智能性的让非活动中的元件或模组进入休眠等省电模式。
www.5idzw.com解决方案市场现况
目前HSDPA手机的商业化仍处于起步阶段,相关的硬体解决方案仍然相当有限。领先市场的厂商无疑是CDMA的龙头──Qualcomm,该公司已推出两代的HSDPA解决方案,包括第一代的MSM6275晶片组和第二代的MSM6280晶片组,今年10月底在北京国际通信展(PX/EXPO Wireless)由Sierra Wireless和华为推出的两款HSDPA资料卡,即采用Qualcomm的MSM6275,下传速率为1.8Mbps。Qualcomm在今年10月推出的MSM6280,除了采用90奈米制程外,并整合了接收分集和均衡器等先进接收技术,一举将下传速率提升到7.2Mbps。
Freescale在2005年初推出的i.300-30 3G平台,则是一款同时支援GSM、EDGE GPRS、WCDMA与HSDPA的多模解决方案,其中对HSDPA的下传速率可达3.6Mbps。TI有TMS320TCI6482的可程式DSP可支援HSDPA,不过这是针对无线基地台的基频解决方案;手机部分,其OMAP-Vox系列的先期产品OMAPV1030晶片组目前主要支援 GSM/GPRS/EGDE,不过已承诺将协助此系列的客户顺利过渡到UMTS和HSDPA。
图六 Freescale的i.300-30多模平台架构
软体协定部分,TTPCom也与Icera合作开发了HSDPA/EDGE解决方案。该方案采用TTPCom Release 5多种模式无线协定堆叠,可支援现有的GSM、GPRS 及EDGE、WCDMA与HSDPA无线终端设备标准,数据传输率达3.6Mbps。此外,TTPCom也和ARM达成合作协议,共同设计和开发整合 ARM处理器和TTPCom的行动基频引擎(CBEmacro)的3G平臺。
在测试仪器方面,HSDPA也为这个市场带来了极大的商机,包括安捷伦、太克和罗德德史瓦兹等量测大厂早已有所布局,针对手机制造商及电信业者推出一系列从设计到互通性测试的各种仪器。安捷伦与Anite合推一套整合GSM、GPRS、EGPRS、W-CDMA以及HSDPA等测试能力于一身的单一平台 ──SAT测试平台,这是一套针对初期开发所设计的从Layer 1到Layer 3的发展工具,以Agilent 8960无线通信测试系统为基础,内容从设计初期的RF与通讯协定测试,到完整的符合性(conformance)与互通性(inter- operability)验证均包含在内。太克在HSDPA方面的主力产品为NetTek测试仪,这是一套RF实地测试工具,允许RF技术人员和性能测试工程师精确地分析NodeB发射器的性能并熟练地诊断问题;此外,NetTek测试仪同时也提供解调制测试,其中包括对于理解RF信号环境非常关键的 EVM。罗德史瓦兹也提供一系列的HSDPA工具,包括射频通讯测试仪(CMU 200/300)、协定测试仪、信号分析仪等等。
结论
从语音通信到数据通信,蜂巢式手机无疑正处于技术架构改朝换代上的重大的革命时期,而进入数位时代,无线通信也和有线通信一样,不断得向上提高传输的速率:从GSM到传输率约40Kbps的GPRS,以及传输率约130Kbps EDGE,再到3G世代UMTS的384Kbps,以及现在唿之欲出的3.5代HSDPA,其第一阶段即上看14.4Mbps。在推出时程上,LG、 NEC和三星皆已表示在今年年底或2006年年初就会推出HSDPA商用手机。
虽然在技术上可行,并不保证市场上可以很快的过渡。目前3G手机即面临与2G/2.5G技术架构不同的相容性问题,要如何在并存的这两代网路系统间平顺的切换通话,并维持通话的品质及提供新兴的服务,是今日设计上的很大挑战。另一个将面临的问题是实际服务上的经验感受,毕竟目前提出来的传输速率皆是檯面上的理想值,在真正应用时将遇到分享、干扰和延迟等瓶颈,服务品质能否获得用户的认同,将很值得观察。
换个角度来看,虽然在3G的推展上,WCDMA阵营显得较为落后,但就基本面来看,截至2005年8月底,全球共有670个GSM网路分布在200个国家或地区,用户数达到15.2亿;相较之下,CDMA仅在80个国家的近3亿用户中使用,因此WCDMA仍具有极佳的发展基础,倒也不必妄自菲薄。不过,在蜂窝式系统中长久以来存在着专利垄断的问题,对于技术的推广一直是最大的致命伤,也让由网路阵营如Wi-Fi/WiMAX等有后来居上的机会,这是3G业者需要慎思的地方。
www.5idzw.com图三 蜂巢技术的效能演进
为了保障业者的投资,两项标准都基于对既有网路做最小更动的原则来进行演进设计,也就是尽量不更动网路架构和核心网路,而且使用既有的频谱资源。在此情况下,就必须透过先进的技术来进行革新,而两项标准都运用了AMC、HARQ等技术作法,以下将做一比较说明。
■1xEV-DO
1xEV-DO(Evolution-Data Optimized)是一项已商业化的可行3G技术,能将资料传输率提高到2Mbps,所使用的频宽是1.25MHz,比起CDMA2000 1xRTT 和WCDMA这两种以语音服务中心的技术快上3~4倍。
1xEV-DO虽然是CDMA2000标准的一部分,但它完全没有仰赖CDMA语音网路中的任何元件来提供服务、移动性或漫游。系统业者不需要行动交换中心(Mobile Switching Center;MSC)或如家庭和访客位置註册(home and visitor location registers;HLR/VLR)的网路元件。因此不管系统业者目前使用的是何种语音技术,只要具有1.25MHz的成对频谱(paired spectrum),就能够建置1xEV-DO。
在1xEV-DO 网路有三个主要单元,如(图四)所示:
●无线节点(Radio Nodes;RNs)
●无线网路控制器(Radio Network Controller;RNC)
●封包数据服务节点(Packet Data Serving Node;PDSN)
图四 1xEV-DO网路架构
每个无线节点一般皆支援三个区域(sector)和服务一个蜂窝系统,而每个区域中有一个专属发射器,用来节取用户数据机和无线节点之间的空中连结。 1xEV-DO中的更高层协定会在RNC中处理,RNC也负责传递RN和PDSN之间的用户数据资料。PDSN是一台用来连结无线网路和网际网路的无线边缘路由器(EDGE Router)。这个架构和一些其他的3G无线技术不一样的地方,在于它不需要依赖行动交换中心(MSC)。
除了RNC和PDSN,1xEV-DO数据中心还有一台聚合路由器(aggregation router)、一台元件管理系统(element management system;EMS)和数台ISP伺服器。聚合路由器节取从RN来的IP资讯,再传送到RNC;EMS负责管理无线接取网路。至于常用的ISP伺服器包括网路名称系统(Domain Name System;DNS)、动态主机组态协定(Dynamic Host Configuration Protocol;DHCP)和认证/授权/稽查(Authentication, Authorization, and Accounting;AAA)等标准IP伺服器。
整体来说,1xEV技术(也称为High Data Rate;HDR)是一种高效能和符合成本效益的网际网路解决方案,这项高速的技术能与CDMA网路相容,并提供最佳化的封包数据服务。更特别的是,它以最小的网路和频谱资源来达成其效能表现,是一项高频谱效率的技术。
,3.5G/HSDPA技术架构与手机开发要点