3G/4G无线通讯技术的契机与挑战

在技术不断演进下，无限通讯技术的发展脚步逐渐从已臻成熟的3G迈向4G通讯技术，目前国际电信联盟（ITU）认可的4G技术包括WiMAX、LTE、与TD-LTE。4G除了需与现有网络兼容外，同时要有更高的数据吞吐量、更低时延、更低的建设和运行维护成本。

此外，由于通讯终端能做更多的事情，例如除语音通讯之外的多媒体通讯、远端控制等，它也提供异业结盟的更多可能性，多家厂商看好其发展前景。

本报导由零组件杂志独家专访美国国家半导体亚太区市场经理林伟山，内容将探讨从2G到4G的手机技术演进与设计需求。

从2G到3G/4G，其技术层面最大的差异为何？

林伟山：从消费者需求的角度看，4G能为用户提供更快的速度并满足其更多的需求。行动通讯之所以从类比到数位、从2G到4G以及将来的演进，最根本的推动力是用户需求由无线语音服务向无线多媒体服务转变，他们要求更快速的传输速度、更稳定的质量与更高质量的影音服务。在此潮流下，对便携式设备的设计人员也带来了更多挑战，如何提供更全面的电源管理、提升系统效率与稳定及消费者增进影音体验就成为重要的课题。

整体来看，3G/4G技术发展为用户带来更快速的数据传输、更优质的使用经验，但也必须克服相关的技术挑战，才能为无限通讯技术发展开创更美好的康庄大道。

分析3G/4G传输技术目前的发展，您认为现阶段面临的主要问题有哪些?

林伟山：手机功能日趋增加，电源管理成为重要挑战。随着3G技术的快速发展，3G智能型手机的市场需求量越来越大。与2G或2.5G手机相比，3G手机通常需要具备更多的多媒体以及商务处理功能。在手机功能不断增加、而且要保持产品外型轻巧的趋势下，就增加了对电池的负担，这是目前面临的一大挑战。

对电源管理芯片来说，在更小的空间里增加更多的电源输出能力，并且使效率得到最佳化，这些都是需要不断面对的挑战。

除此之外，消费者都希望手机有强劲的接收能力，在任何环境都能确保接收的讯号清晰、不间断，而且需要有卓越的音频表现，如噪声抑制能力，能确保即使身处在机场、户外地方、酒吧等等喧哗的环境，都能让通话的双方能保持通讯依然清晰。

愈来愈多行动电话用户使用频宽需求很大的应用，如网页浏览、音乐下载和串流视讯，对于此发展有哪些可能衍生的技术需要克服？

林伟山：视觉体验的增加如网页浏览、音乐下载和串流视讯等，增加便携式电子产品的要求，同时消费者正在要求全面的降低功耗设计，以获得更长待机时间。

提高便携式电子产品效率的其中一个有效方法是采用D类放大器。由于动圈式扬声器的体积较大，使音频系统无法进一步缩小。若采用最新推出的陶瓷扬声器，便可设计外型更纤薄、效率更高的便携式电子产品。虽然陶瓷扬声器需要较高的供电电压，但耗用的电流则更少，因此陶瓷扬声器比传统的动圈式扬声器驱动器更具优势。

在手机上使用陶瓷扬声器与动圈式扬声器有何不同？

林伟山：陶瓷扬声器与动圈式扬声器大不相同。陶瓷扬声器属于电容负载，而非电阻负载，虽然所需的供电电压远比动圈式扬声器高，但耗用的电流则更少。至于方案大小的问题，传统的动圈式扬声器厚达4mm或以上，但陶瓷扬声器的厚度则不超过1.5mm，重约一克。

陶瓷扬声器的工作原理较为特别。每当有电压加在陶瓷扬声器的两端时，扬声器内的压电膜便会变形及振动，振幅与输入讯号成正比，而不断振动的压电膜拍打四周的空气，进而产生声音。扬声器的电压越高，压电膜的振幅便越大，由此而产生的声压也就越大，换言之，音量便越大。

不同的便携式电子产品(如手机、笔记型计算机)之间设计存在一定的差异，请简述不同产品在无线传输的设计上会有什么样的差别需求？

林伟山：其中一个分别，是所采用的音频系统及电源供应在设计上各有不同。行动电话外型小巧纤薄，因此麦克风及扬声器往往非常靠近射频天线，对于设计音频系统的工程师来说，这是技术上的极大挑战。但美国国家半导体的技术及音频子系统可以帮助工程师解决这些设计问题。

至于笔记型计算机及体积较大的便携式电子设备，虽然这类产品有较大的空间容纳更多电子零件，但欣赏高画质视讯时必须有媲美现场的音响效果才过瘾，因此一般来说扬声器之间都会尽量保持一段较大的距离，以加强立体声效果。对于这类应用来说，只产生极少电磁干扰的D类放大器最适用。此外，为了提高效率以符合更严格的环保要求，这类放大器可与动圈式扬声器或陶瓷扬声器搭配一起使用。

请分析未来的高速传输技术(如WiMAX、LTE等)的发展趋势，及贵公司未来对此的产品路线规划?

林伟山：预计未来一代的便携式电子产品都可支援多种模式及多种标准，甚至成为业界的新标准。此外，电池是否耐用、外型是否轻巧也是影响消费者购买决定的关键因素，因此如何降低射频系统的功耗仍然是个极大的挑战。与此同时，显示器是否有较高的分析度，音响系统采用的人机界面以及触控界面是否先进，都是值得关注的问题。美国国家半导体将会继续提供各种解决方案，解决客户的技术问题，让广大的用户可以体验新产品为他们提供的种种方便及乐趣。