基于4G技术的移动宽带产品的七大设计要点

老怪甲 · 发表于 2010-7-12 10:03:38

移动WiMAX已经成为4G蜂窝技术的首选技术，现在能够满足新型智能手机、移动互联网设备(MID)和笔记本电脑的要求。它能为数据、VoIP和具有运营级QoS的视频流等多种服务提供高效的宽带连接，支持目前甚至今后多年的移动宽带需求。
在移动产品中增加WiMAX连接可以为所有这些服务提供超过1Mbps的宽带速度，同时保持现有3G设备的体积和电池寿命不变。宽带速度正在开启众多新兴移动计算设备市场。封装在独立模块中的WiMAX子系统则简化了这种无线技术的集成。

随着WiMAX网络的构建和成本的持续下降，越来越多的可能性正变成现实。从汽车到电器设备的各种产品都可以从WiMAX的使用中受益(见图1)。现在可选的几种WiMAX产品包括笔记本电脑、手机、上网本、UMPC和MID。最早的移动WiMAX用户产品是USB适配器和PC卡，主要用于笔记本电脑用户。在大城市和城市区域，这些产品与第一代WiMAX基站能很好地工作，这些地区的移动用户希望有比Wi-Fi热点带宽更宽的接入方式。

自从推出第一代USB适配器和PC卡产品后，移动无线市场的产品重点开始转向移动手机和比笔记本更小的其它设备。虽然各种移动手机没有标准的定义，但有几个术语已被业界所接受，即智能手机和VoIP手机。智能手机除了基本手机功能外，还支持电子邮件和互联网访问。通过集成多模功能并且随着WiMAX网络的不断普及，这些手机可以给用户提供无缝的语音和数据服务。另外一种极端是低成本的VoIP手机，传统语音通信是这种手机的主要应用。WiMAX只是用于广域网连接的可选无线技术。在某些情况下，这些手机可能包含一些其它基本功能，如短消息和非常简单的数据传送。VoIP手机的主要市场是一些新兴国家和地区，这些地方的有线基础设施比较薄弱，在需要其它应用之前，大多数人更需要语音服务。

图1：移动WiMAX模块必须包含WiMAX基带PHY器件、MAC芯片、射频器件和功率放大器。

上网本是带7~10英寸LCD屏幕、提供移动互联网和电子邮件访问的小型笔记本。典型的上网本本使用Windows或Linux操作系统，支持与笔记本电脑上类似的应用软件，只是性能等级较低。Wi-Fi和其它连接技术如今已经是标准配置，未来的上网本也会增加WiMAX。

UMPC是由微软和英特尔开发的迷你平板电脑，采用4~8英寸触摸屏。大多数UMPC运行Windows XP Tablet操作系统，价格不到1,000美元。UMPC常见于纵向专业市场，如医疗和餐饮行业。MID是英特尔最早推出的小型便携设备，比智能手机稍大，但比上网本或UMPC要小。MID的用途是提供最佳的移动平台，不仅能实现互联网接入和电子邮件访问，还能支持多媒体应用。虽然从技术角度看非常吸引人，但消费者在携带智能手机和笔记本电脑之后是否还愿意携带第三个设备还有待观察。

技术要求

因为消费者希望移动产品提供广泛的功能，无线手机设计正变得越来越复杂。设备必须支持许多无线功能选项，如用于连接耳机的蓝牙、用于连接家庭或热点的Wi-Fi以及用于连接移动网络的3G等广域网连接。与此同时，消费者希望在不增加重量或体积的条件下获得更长的电池寿命。

由于WiMAX是市场上第一种4G技术，手机制造商都在积极增加这种新的功能。产品设计人员集成WiMAX的方式将有助于判断特定设备是否达到多种特性，并且被证明“确实满足”市场需求。

选择合适的WiMAX模块

确保移动产品提供最大功能的方法之一是给满足市场要求的无线模块留出空间。通过将设备设计为模块，移动设备供应商可以支持种类广泛的无线技术。

尺寸约20x20mm的独立模块支持移动WiMAX认证提出的所有要求，并且可以增加到新的产品中。这种模块必须满足众多技术要求，包括合适的外形尺寸、低功耗、支持多个频段和高吞吐量。另外，模块必须不影响移动产品中的其它无线设备性能。

如上图1所示，移动WiMAX模块必须包含一个WiMAX基带PHY设备、MAC芯片、射频器件和功率放大器。移动产品的主处理器一般通过SDIO、SPI和/或USB等标准接口连接WiMAX模块。使用模块可以简化移动产品供应商提出的设计要求，他们可以忽略一些WiMAX产品的实现细节，而专注于核心优势，从而开发出最好的产品。