基于FMC手机的低功耗设计方案

　固网与移动融合（FMC）势在必行，即手机能够在移动网络与非授权无线系统（如Wi-Fi网或蓝牙连接）之间实现无缝切换。首先，消费者通过使用VoIP或固网电话来降低通话成本的需求存在。其次，实现三网合一（triple-play）的运营商的数量在不断增加，对他们来说，固网与移动融合既是一个卖点，也是利润的来源－无论采用何种呼叫方式，他们都能赚钱。服务提供商与设备制造商已经开始密切合作，致力于开发网络完全融合的标准。

　　早期，Wi-Fi手机的主要问题在于Wi-Fi与移动网完全独立。移动运营商最初因无法从中获利而把Wi-Fi看成一种威胁，结果导致了双输的局面。由于Wi-Fi无法无缝地整合到用户体验中，用户需要"激活"Wi-Fi网络。同时，由于缺乏将Wi-Fi与移动网无缝整合的技术，用户需要同时开启GSM和Wi-Fi，即在用户使用Wi-Fi时移动运营商也需要继续通过GSM提供服务，从而导致额外的功耗，Wi-Fi的用户体验也不令人满意。

　　此后，运营商与设备供应商开发了通过Wi-Fi和 IP提供移动语音、数据和IMS服务的技术，增强了Wi-Fi对移动运营商的"友好"性。如今的双模手机可以不用开启GSM就使用Wi-Fi，所有语音与数据服务也可以通过IP提供，而无需使用GSM网络。这一技术最终导致了通用接入网（GAN）规范，即过去的非授权移动接入（UMA）的发布，这一规范现已成为3GPP的标准。

　　功耗是实现FMC的关键

　　尽管有消费者需求的推动，要将FMC推向大众市场仍面临相当大的挑战，该挑战主要来自于电池技术。过去十年，人们并未在研发具有比锂离子电池更高量密度的电池方面取得重大进展。消费者对超薄手机的需求引发电池尺寸的进一步缩小，同时，目前手机标准的电池电量值实际上远远小于上一代手机，一般为 650mAh，而不是1000mAh。那么，如何在不影响待机与通话时间的前提下，将手机功耗降低30%已经成为芯片制造商面临的重大挑战。而FMC手机（一般称为双模手机）必须同时支持两种或三种无线装置，其功耗更大。因此，第一部FMC手机的待机时间和通话时间指标都不高也在意料之中。UMA能够显著改进双模手机的电池性能，改善消费者的用户体验，并使移动服务提供商获利，从而成为三赢方案。

　　早期Wi-Fi手机面临的第二个重大问题是，无线（WLAN）模块用于PC和其它交流电供电的计算机外围设备时，功耗并不是被关注的问题，但当将其用于手机时，功耗问题凸现出来。这意味着，在某些情况下，这种手机的待机时间只有半天，这也是很多分析师认为FMC市场前途未卜的原因之一。

　　可喜的是，最新的三星UMA双模手机（基于恩智浦半导体的手机平台）改变了这一局面，它有效地提升了待机和通话时间，促使分析师们开始重新考虑这个市场。"鉴于三星手机（基于恩智浦平台）在Wi-Fi模式下的待机时长，业内一些公司（包括我们）准备重新考虑双模Wi-Fi/蜂窝手机。"2007年7月SignalsResearchGroup，LLC公司 CEOMichaelW.Thelander在其报告中指出。

　　图1：UMA 系统

　　融合手机平台的发展

　　UMA手机上市以来，关于其特性、功耗以及发展方面已经有了一些初步体验。

　　第一代FMC手机

　　这些手机通常是在移动平台中集成一个WLAN子系统。两个系统完全独立存在，大多数时间内都处于省电模式，尤其是在空闲模式下。FMC系统中一次只有一个系统在运作（如UMA/GAN）的明显好处是呼叫将被重新路由并交给当前活动的系统，从而可以关闭另外一个系统。如果FMC方案在WLAN上集成 VoIP（通常基于SIP）并与蜂窝系统（GSM/UMTS）并行使用，由MMI（人机接口）/用户决定呼叫路由和接听方式，则不具备上述优势。

　　图2：融合手机第一代平台架构。

　　第二代融合手机

　　由于越来越多的用户使用蓝牙耳机，第二代融合手机一般都集成了蓝牙（BT）功能。这类手机集成了三个射频系统，并在它们之间进行协调：由于采用协同工作滤波器，GSM与BT以及GSM与WLAN可以一起工作。BT/WLAN共用同一频段，彼此之间干扰严重，因此需要复杂的射频接入协调，特别是BT和WLANIC之间进行紧密协调。

　　图3：融合手机第二代平台

　　除此以外，第三个系统（BT）在空闲（扫描）和通话（即在使用耳机模式）时也需要额外功耗。因此BT子系统本身与所在的整个系统架构都需要具备很好的能效。

　　WLAN专用PMU，进一步改善系统能耗。采用专用于WLAN和/或BT平台的PMU，可以避免因LDO（线性稳压器）造成的损耗，从而达到进一步改善能耗的目标。

　功耗需求的变化

功耗需求在过去的两年里发生了相当大的变化。用户刚开始还能接受一些解释：手机内置WLAN，这会损耗一些电量，待机时间只有GSM的一半。不久以后，要求WLAN待机时间达到数天则成为