4G时代的数字家庭
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今天的终端用户想要什么呢？他们希望自己的各种电子设备可以无线地互联互通；有统一的平台对它们进行统一的管理和监控；这个平台越小越好，如果能放进口袋的话再好不过了；口袋里的东西要精简，最好把手机、PDA、照相机、娱乐设备、安全监控功能都合在一起；这个玩意的功能还要强，相比起那些分立的设备性能不能悬殊太大……
融合的需求对移动设备提出了前所未有的挑战，如果需要手持设备具有这样的能力，除了强悍的处理器之外，它还需要支持WLAN、UWB、Bluetooth、Zigbee、DVB-H、UMTS等诸多无线协议。这些协议用以支持移动通信、娱乐体验、计算应用的需求，关键的一点是，无论在居室、办公场所和户外的环境中都要随时满足这样的需求。
网络技术的网络
在不久前召开的MTT无线周（Wireless Week）大会上，我们看到了一个有意思的词：网络技术的网络（Network of Networks）。这是对于下一代通信网的描述：如果说3G网络带来了高速的数据服务，那么4G网络的亮点则更偏重于各种互连和通信技术的融合。
4G大餐看起来的确令人胃口大开，这道菜的原材料有哪些呢？让我们看看目前无线通信技术的情况。
移动通信
3GPP的GSM、GPRS、EDGE代表了2G、2.5G和2.75G时代的数据服务能力，虽然只有10 kbps~100 kbps的速率，但毕竟让用户真切的感受到了数据业务的乐趣；进入3G时代的UMTS虽然只能支持1920kbps的传输速率, 但关键的是它真正地实现了价格可接受的移动WWW访问和MMS；HSDPA作为3.5G的过渡产品使得传输速率可达8Mbps ~ 10Mbps，而采用多入多出（MIMO）技术的HSDPA系统，数据速率可以达到20Mbps；HSOPA也许是4G到来之前的最后一站，它所描绘的30Mbps ~ 100Mbps的传输速率着实让人着迷。
另一方面3GPP2从CDMA2000 1xRTT开始进入2.5G时代，CDMA2000 1xRTT虽然获得3G技术的官方资格，但一般被看作是2.5G或者 2.75G技术，因为它仅支持最高144kbps数据速率；EV-DO (Evolution-Data Only)允许在一个无线信道传送高速数据报文数据的情况下，支持下行(向前链路)数据速率最高3.1Mbps，上行(反向链路)数据速率最高到1.8 Mbps，这使得3G的味道真正得到了体现。
计算网络
经过多年的推广，Wi-Fi终于成了家庭网络连接的首选方式，虽然一直在改进，但其带宽、漫游、系统安全性等自身缺点仍然存在；802.11n的新标准似乎今年就要破壳而出，融合了MIMO(多入多出)与OFDM(正交频分复用)技术的新标准，不但能提高无线传输质量，也将使传输速率得到极大提升；WiMAX网络在一定程度上对3G形成威胁，802.16e理论上支持50km的线性服务覆盖范围，以及70Mbps的速率，越来越多的固话运营商将其看作未来最后一公里的首选接入方式；也许最近韩国部署的WiBro可以算是目前最成功的WiMAX应用实例，韩国将其看作是3.5G~4G系统的关键选择之一，WiBro或许真的会对传统的3G技术造成冲击。
个人局域网
随着便携及无线设备的增多，个人范围（随身携带或数米之内）的计算设备组网的需求越来越强烈。蓝牙的应用越来越广，其新版本的最高速率可达20kbps~55Mbps，非常适合各种设备之间的互联；UWB可在10m的距离内提供110 Mbps 的传输速率以及在2m的距离内提供480 Mbps的传输速率，IEEE802.15 TG3a工作小组虽然已经解散，但并不意味着UWB技术和应用从此销声匿迹，事实上更加激烈的研发和推广竞争即将到来，各个帮派都在努力成为未来真正的“事实标准”。
广播网
移动设备接收数字广播信号已经变得越来越流行，目前主流的针对便携设备的视频传输标准包括DVB-H和DMB。DMB可通过卫星或地面信号进行传输，DVB-H系统则可单独存在或作为通信网络的附加功能提供广播内容。目前不同的国家和地区已经开始或决定采用这两种标准。
4G网络的优势
4G网络能带给数字家庭的最大好处，也许便是将上述诸多网络标准进行优化和融合，让用户获得真正“无缝”的网络体验，用户并不需要知道自己正身处哪种网络标准之中，但却可以随心所欲地享受各种网络服务。选择正确的网络不再是用户的工作，系统和终端设备会聪明地完成网络的漫游。
不妨来设想一下4G网络的特性：首先它的数据带宽将达到前所未有的100Mbps~1Gbps之高；这种网络将全部采用基于IP的技术（IPv6）；OFDMA(正交频分多址)+MIMO（多入多出）将成为核心技术要点；VoIP将升级成语音与视频兼顾的V2IP(Video and voice over-IP)应用；Mesh无线网络技术将传统热点覆盖区域放大，提供更加便利的接入环境；无缝的漫游特性允许用户随时随地的享受任何网络服务。
便携设备的挑战
运行在4G网络中的便携设备当然要在应用上有所突破，这表现在以下几方面：
网络接入
在高速的4G网络中，便携式设备的接入功能使它能够支持最新的网络技术，能够像桌面系统一样随意地访问各种形式的网络内容――目前由于网络带宽和硬件本身的限制，能做到这一点的手持设备还不多见。
无线流媒体
由于网络的支持，无线流媒体内容将越来越盛行，当带宽的瓶颈逐渐化解，便携式设备中的流媒体应用将迅速发展起来。 [!--empirenews.page--]
视频通话
还是由于网络的支持，IP技术允许你在任何时间、任何地点与任何人进行通信，当然视频通话将更加拉近你们的距离。
广播接收
家庭网络
便携式设备对家庭网络的支持和管理功能使其成为随身管家，除了娱乐和控制功能之外，也许更重要的是无缝的网络切换技术允许你随时监控家庭的安全信息。
能实现以上要求的便携终端设备对芯片表现及设计人员都提出了非常苛刻的要求，Freescale市场策略总监Fawzi Behmann表示，“下一代便携设备需要应对的挑战主要表现在四个关键词上：最小化、多模、多媒体和价格。其中最小化的概念最为重要，它包含着功耗最小化、成本最小化、体积最小化和产品设计周期的最小化。”
附文：支撑数字家庭的RF技术
消费电子应用和无线通信的需求给半导体行业带来了巨大的机遇――集成度有待于进一步提高，系统也需要更加优化，数字化的生活给RF技术带来了前所未有的机遇和挑战，反之亦然。
在不久前与美国圣地亚哥举办的MTT无线周大会上，众多主流RF相关厂商争相展示自己的技术和产品，下面是我们挑选的一些精彩的产品和技术亮点，希望与读者分享。
支持多模手机的收发器解决方案
RFMD公司在加州圣地亚哥微波理论与技术(MTT)无线大会介绍了一款由POLARIS 2 收发器和PowerStar 功率放大器模块组成的高整合度Polaris 2 Total Radio解决方案。POLARIS 2 收发器可支持四个频带 (850MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz)，并可执行 GSM、GPRS 和 EDGE 蜂窝手机的所有无线电功能。 POLARIS 2 收发器是首款采用独特直接数字极化调制器的收发器，与直接启动和极性环发送器等其它发送架构相比，直接数字极化调制器可将发送功耗降低近 30%。POLARIS 2 收发器在低频带中实现了优于 -109dBm 的接收灵敏度，在高频带中实现了优于 -108dBm 的接收灵敏度，此外，POLARIS 2 收发器还具有更高的动态范围，并且在衰减和阻塞的情况下，该收发器在接收器中使用数字信号处理来实现出色的性能，如此也降低了通话掉线率。
另外据RFMD公司介绍，摩托罗拉的 V551 和 V547 EDGE(GSM/GPRS/EDGE) 手机中，就采用了这套解决方案。
3G蜂窝手机开关
Peregrine 半导体公司在MTT无线大会上展出了PE42671 SP7T 蜂窝手机开关。这种新的器件采用该公司融合了增强的HaRP技术的新一代UltraCMOS 工艺，用于下一代双模WCDMA 移动电话。
PE42671是一款符合3GPP互调失真（IMD）标准的单片SP7T 器件，满足双频WCDMA 和GSM 的要求。此开关提供灵活的通信路径组合： 两个可用于GSM/PCS/EDGE 的发射端口，两个可用于WCDMA 或用作接收端口的发射/接收端口，以及三个对称的接收端口。PE42671的射频性能包括： 发射和接收隔离（+47 dB，900 MHz 和+40dB，1900 MHz）；41 dBm 的P1dB 压缩点；900 MHz 时0.65 dB 的插入损耗。片上CMOS 解码逻辑方便1.8 V 和2.75 V 的三针CMOS 控制输入，而不带隔直流电容器和片上SAW 滤波器过压保护器件则可确保方便集成。
值得一提的是，Peregrine 半导体公司的开关产品线采用UltraCMOS混合信号工艺技术，这种技术使用蓝宝石衬底，是绝缘体上覆硅（SOI）技术的扩展，可提高收益并降低成本。与竞争工艺（如高度重视射频性能、低功率和集成的应用中的GaAs、SiGe BiCMOS 和Bulk CMOS）相比，这种技术的特色非常明显。
WiMAX基站关键技术
飞思卡尔半导体在MTT无线大会展示了用于WiMAX基站的功放产品MRF7S38075H，这是一个75W的P1dB 射频晶体管，平均功率为42dBm（16W），满足在3.5GHz频段运行的WiMAX设备的性能要求，40W和10W的 P1dB 3.5 GHz设备也会在2006年2月面市。这三款先进的LDMOS设备扩大了飞思卡尔现有的射频功率晶体管系列的产品阵容，面向在2.3GHz、2.5GHz和3.5GHz频段运行的WiMAX/WiBRO设备。
据介绍，高级HV7 LDMOS设备完善了12V GaAs PHEMT设备的功能，使其能够适应3.5 GHz的 WiMAX应用，目前正在开发的新型高压GaAs设备将可在高达6 GHz的频段运行。这就使它们成为在该频率范围内运行的WiMAX和其它无线应用的理想之选。当运行电压达到20 V以上，GaAs设备能够达到高达100 W的输出功率，同时还能满足数字调制系统的严格要求。
此前，硅LDMOS技术在3.5GHz频段上不能提供令人满意的射频功率性能表现。这就使得合成半导体设备（如GaAs PHEMT）成为唯一选择。现在，飞思卡尔的3.5 GHz HV7 LDMOS设备提供了WiMAX系统所需的高效、线性和EVM性能，为设计者提供了新的选项。
集成RMS功率检测器的RF/IF可变增益放大器ADI公司在MTT无线大会上推出了一种新的模拟控制可变增益放大器（VGA）从而拓展了其射频（RF）集成电路(IC)的产品种类，这种VGA为无线基础设施应用领域，例如蜂窝基站RF收发器，提供了宽频率范围的高线性度。AD8368最适合于用来保持基站RF收发器的宽动态范围，从而保证到达的呼叫信号无论强弱都能有效地处理和保持。另外，AD8368在片内集成一个精确的均方根或有效值（RMS）功率检测器，它能在4 mm × 4 mm的小封装内提供一个完整的自动增益控制（AGC）环路，从而简化了系统设计并且减少了所需要的外部元件的数量。
AD8368具有在最宽中频（IF）范围保持高线性度〔在70 MHz处具有 34 dBm 输出三阶交点（OIP3）〕的能力，从而允许它用于所有无线标准，包括2G、3G以及新兴的宽带无线标准，例如802.16 (WiMAX)。AD8368 的380MHz的工作频率范围允许它用于任何无线基础设施标准（其中使用一个或几个AGC环路优化基站动态范围）中的接受和发送路径，也允许设计工程师为优化信号的动态范围和灵敏度而增加额外的增益。
据介绍，AD8368出色的对数增益控制一致性和增益均匀性来自其X-AMP体系结构。这是一种实现高性能、连续可变增益控制的创新技术。AD8368能够在从-12 dB到 + 22 dB这样宽的34 dB范围内提供连续的对数增益控制，AD8368具有独立设置增益800MHz的-3dB带宽，单端输入和输出驱动，以及在全工作范围内有优良的线性度，这些特性使它非常适合GSM, CDMA2000, W-CDMA和TD SCDMA蜂窝基站应用。AD8368采用4.5 V~5.5 V的单电源，仅需54 mA电源电流。 [!--empirenews.page--]
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