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無線晶片製造商競推Wi-Fi/藍牙整合方案

上網時間: 2007年04月12日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:藍牙  WLAN  TrueRadio  Wi-Fi  無線電 

在西班牙巴塞隆納舉行的3GSM全球大會上,多家無線晶片製造商紛紛展示了針對手機應用的同一類型產品-這些產品均能同時支援藍牙WLAN功能。為了解決有關整合多個射頻(RF)元件在執行於重疊頻率時的挑戰,Broadcom、CSR、恩智浦半導體(NXP)和德州儀器(TI)各自選擇了截然不同的開發路徑。

由於藍牙和Wi-Fi(IEEE 802.11 WLAN標準)都執行於2.4GHz頻率範圍,因而必須設法將二者“置於同一頻段中”,市場分析公司Forward Concepts總裁Will Strauss指出。雖然二者使用不同的調變技術-Wi-Fi使用正交頻分多工(OFDM)技術,而藍牙使用跳頻展頻(FHSS)技術,“但彼此一不小心就很容易互相干擾”,Strauss解釋道。

同時,Broadcom和TI的設計以及CSR的參考設計都增加了一款第三方RF元件,以用於FM接收。其實,Broadcom、CSR、NXP和TI都不是首批致力於開發藍牙/WLAN整合解決方案的廠商。Mobilian公司在2002年所發佈的雙晶片組TrueRadio中就已經融合了Wi-Fi和藍牙功能,Strauss提到。只是該公司在2003年被英特爾收購之後,這項技術便被英特爾的無線網路部門所接收。

其他分析人員坦言Wi-Fi與藍牙無線電整合於單一解決方案中並非易事,但他們認為以目前的技術進展而言,已使得這種整合較過去幾年前更容易得多。

回頭看看過去,如果以前要讓一款元件執行在2GHz頻段,就必須建構一個特殊的電路,Gartner公司管理副總裁兼研究員Martin Reynolds表示。不過,隨著能夠調變更寬頻率範圍的更先進頻率合成器出現,目前已經克服了這項困難。

“我們已經把一件原本相當困難的工作變得比較簡單了,”Reynolds表示。

現在,“有許多棘手的問題都經由晶片而得以解決了,”Farpoint Group公司無線分析師Craig Mathias稱。然而,Mathias也提醒業界,關於多個類比無線電的整合仍非易事。

根據Broadcom公司WLAN RF工程總監Arya Behzad表示,製程技術持續向65奈米節點轉移,已使得後端數位電路的整合得以支援兩種協議,但同時也為前端類比無線電的整合帶來更多的挑戰。

“我們必須追隨數位技術的發展趨勢,邁向65奈米技術在性能和功耗方面為我們帶來了極大的好處,”Behzad表示。“但它也使得類比無線電的整合變得愈發困難。”

他提到,在晶片上進行類比無線電整合時,必須具備穩健的校準技術以獲得足夠的性能和元件良率。例如,Behzad估計,Broadcom的BCM4325 Wi-Fi/藍牙/FM收發器為了補償製程中的電阻變化,大約需要10次校準。

“透過這些校準技術,我們便能夠在晶片上實現一種無線電功能,”他表示。“但要在一塊晶片上整合所有的無線電時,就必須將它視為一個整體來做。”

在BCM4325中,三種無線電分別由各自的頻率穩定器來支援,但都共用使同一款主天線,Behzad提及。Broadcom的設計人員採用許多方法來確保在頻率穩定器內,各個電壓控制振盪器“均不互相干擾”,彼此不能放得太近,使其各自執行在完全不同的頻率下。

Broadcom所開發的這項技術旨在確保鎖相環可運作在不同頻率下。Broadcom公司嵌入式WLAN行銷總監表示,該公司採用了精確的濾波技術,以使滲漏到電話蜂巢式頻段的訊號減至最小。


圖:Wi-Fi/藍牙設計挑戰:影響在手機中整合的五大因素。

支援802.11n草案

對TI來說,該公司的WiLink 6.0單晶片解決方案是支援WLAN標準802.11n草案的唯一新產品,目前主要挑戰之一是必須符合.11n所要求的2.4GHz和5GHz執行頻率,TI公司無線個人區域網路(PAN)和行動WLAN業務總監Amir Faintuch表示。例如,TI的WiLink 4.0能夠支援5GHz的執行頻率,但另需額外的前端元件才能實現.11n草案的要求,他說。

“就其定義而言,.11n在任何情況下都需要5GHz的執行頻率,”Faintuch表示。“從設計的觀點來看,我們力圖使結合2.4GHz和5GHz性能於單一元件的過程變得更為順利。”

TI的作法包括簡化元件前端。設計人員採用現成的功率放大器,並在基頻晶片中整合更多的功能性。“從介面的觀點來看,在同一塊晶片上非常接近地整合多個無線電更具有挑戰性,”Faintuch表示。

不過,Gartner的Reynolds認為,TI和其他公司試圖把更多功能加到基頻中,可能讓自己在未來深陷困境之中。“這才只是個開始,”他指出。隨著基頻晶片組整合更多的功能,供應商將因賣給手機用的晶片越來越少而深受其害。

QoS的要求

根據NXP產品行銷經理Carson Schimanke表示,在手機中整合多個無線電的關鍵挑戰是防止干擾,並確保服務品質(QoS)。相較於近期所推出的其他產品來看,NXP的Nexperia 5210並不是一款單晶片解決方案,而且並未整合FM接收器。

“當用戶四處移動時,仍然需要確定其服務運作良好。這的確是一個充滿挑戰性的使用情況,”Schimanke表示。“用戶必須具有一些不同無線電的發射路徑模組。而另一個問題是,如何在把不同的無線電完全地整合於手機中?”

Broadcom、CSR、NXP和TI這四家廠商都宣稱自己的產品是節能型的,儘管在某些情況下很難得到具體數字,但這一點對手機元件而言仍是一項重要特性。大多數人都認同邁向65奈米的轉移有益於降低元件的功耗。

CSR引用了一些資料:當行動電話閒置時的典型功率為5mW,而在進行網路語音(VoIP)通話時則為288mW。TI表示,其WiLink 6.0方案所消耗的功耗比前幾代WiLink還低50%以上。Broadcom也指出其BCM4325的待機功耗比其他競爭解決方案更低40%。NXP則表示5210具有“業界領先的低功耗性能。”

Gartner的Reynolds歸納出同類型的產品爭相發佈的原因,是由於手機製造商積極推動供應商採用可支援兩種協定的技術。“但有些公司在眾多廠商中較難以脫穎而出,”Reynolds表示。

他補充說,就像採用任何新技術一樣,第一代晶片不可能盡善盡美,但他期望品質能夠得以迅速提升。“只要電話能正常工作,即使藍牙和WLAN可能有點不協調,用戶也不會抱怨的。”

更多無線電?

隨著供應商在單晶片中整合多個無線電,預計下一步可能是蜂巢式無線電與藍牙、Wi-Fi與FM的整合。這將會是一項更富有技術挑戰性的任務,需要微機電系統濾波器和其他機制的開發相互配合。

蜂巢式無線電的整合將是“下一個必然的步驟,”行動市場研究公司M:Metrics資深分析師John Jackson表示,但是,“現在離‘大量市場’商機還早了一點,”因為行動電話業者最近才剛開始對手機中整合WLAN的概念感到興趣。他說,“鑒於存在於OEM和電信業者之間的業務環境看來,顯然OEM對於下一步驟的發展還不會太積極。”

從技術角度來看,這種整合也“極具挑戰性,”Jackson表示,“特別是在蜂巢式領域中,還必須能夠支援多種頻段。”

有人質疑Wi-Fi的搭售率(attach rate)是否能夠高到足以證明在同一塊晶片內整合Wi-Fi、藍牙和蜂巢式無線電的必要性。Jackson預估,到2011年所出貨的手機中有16%∼20%將整合WLAN功能。和任何新技術一樣,在整個用戶群中只有一部份會實際運用到這項性能,他補充道。

“許多市場研究人員都認為,WLAN將在2010年廣泛普及,無處不在,”Jackson指出。“但我的看法則較為保守。”

作者:麥戴倫





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