选择双模平台构建高性能手机

GSA 近期发布的报告指出，全球商业 GPRS 网络中的半数以上都已开始向 EDGE 技术升级，不过这些采用 EDGE 技术的网络中有超过 44 个同时部署了 WCDMA 技术。也就是说，这些网络是双模式网络，即 W-EDGE网络。 　　为了促进3G服务的发展，运营商和消费者都非常需要双模3G手持终端。双模手持终端使用户能够在WCDMA网络与 2.5G EDGE/GPRS/GSM网络上打电话。杰尔认为，WCDMA与EDGE (W-EDGE) 组合解决方案能够实现最高效的双模体验。 　　本文将着重讨论双模手持终端面临的关键问题之一，介绍设计人员在选择双模平台时应注意哪些问题。本文提出了这样一个问题，即什么才是真正的双模电话，并针对这一问题进行了解答。 　　[b]早期双模设计难于实现有效切换 [/b] 　　3G 和 2.5G 组合方案支持的问题不光是双模式这么简单，主要涉及到手持终端如何从一种模式切换到另一种模式，即通常所说的“切换”(handover) 问题。数据服务宣传越来越多，人们对数据服务的认识也不断加深，但我们仍应清楚地记得，语音通话仍是目前收入的最大来源（即便对于 3G 网络来说，语音服务的收入也占到八成之多）。因此，运营商必须保证这部分收入不动摇，确保实现高质量的双模切换时，不再出现通话中断的情况，这样才能让用户满意。　　 　　在最初的层次上，我们看到 2.5G 与 3G 平行的手持终端，这反映了早期双模手持终端的设计，能够实现最基本的双模操作。尽管这种设计是可行的，但如果我们从 3G 网络覆盖转移至 2.5G 网络覆盖范围时，这将很难实现有效的切换。 　　如何才能更好地实施双模技术呢？关键在于提高集成度。提高集成度必不可少的原因有两点：首先，消费者对移动电话的要求极高，手持终端市场的竞争推动产品标准不断提高。消费者心中对电话产品的价位有一杆明确的天平，对手机的大小与重量都心里有数，而且尤其希望手持终端在两次充电之间的工作时间（尤其是待机时间）一定要长。其次，消费者还希望语音质量要高，通话不会中断。 　　满足消费者上述愿望的关键在于模式切换的设计与质量。只有确保了出色的模式切换，才能让消费者接受这种产品。我们只有通过协议栈同步、一层软件以及2.5G 和 3G 协议栈物理层才能实现 3G 到 2.5G 较完美的切换，从而实现上述目标。 　　[b]模式切换的类型 [/b] 　　如果手持终端和基站出于某种原因决定手持终端应与另一个基站建立连接，这时所发生的一系列消息和行为统称为切换。自从手机诞生以来，这种切换就一直存在，而且单就 2.5G 和 3G 手持终端与基站而言，其各自的切换都非常顺利。 　　双模电话允许用户同时在 W-CDMA 网络与 EDGE/GPRS/GSM 网络上通话。早期双模电话的2.5G 和 3G 通信协议栈集成度较低较差，当用户离开 3G 覆盖范围时常常发生通话中断，这就迫使消费者在进入 2.5G 覆盖范围时不得不重新拨打电话。用户当然不会允许在不同网络间移动造成通话中断、影响使用的情况，因此我们可以很合理地指出，如果不能从 3G 到 2.5G 实现有效地模式切换，就不成其为真正的双模电话。 　　我们已经指出，存在不同类型的切换。问题在于从 3G 过渡到 2.5G 时电话的模式切换有多好。为了解这一点，我们有必要先返回头来讨论一些基本问题。 　　起初，我们设计3G 网络时并没有考虑到从 3G 过渡到 2.5G 的问题，因为最初设想的是 3G 网络会一统天下。随着时间的推移，显然这种情况是不会发生了，因此我们在 3G 和 2.5G 之间采用了多种类型的模式切换——盲式、异步式和同步式等，上述类型的切换质量和复杂度由低到高排列。三种类型的主要区别在于切换之前所采取的测量措施以及切换的质量与可靠性。 　　盲式切换不进行测量，异步切换测量功率，而同步切换则在切换前同步测量功率。三种切换方式的质量逐级上升，同步切换的通话间隔最小。图1对此进行了总结。 　　　　　切换类型 　　　测量 　　　质量与可靠性 　　　　　　　　　　　　功率 　同步 　　　　　盲切换 　　　　%26;#215; 　%26;#215; 　　　不佳 　　　　　异步切换 　　　√ 　%26;#215; 　　　良好 　　　　　同步切换 　　　√ 　√ 　　　出色 　　　　　　　　　　　图1，切换的类型 　　盲切换 - 如果3G移动电话信号变弱，3G基站指示电话尝试采用某通道的2.5G 基站，这时就会进行切换。这种切换类型称作盲切换，因为网络不了解移动电话能否在该通道上获得 2.5G 基站的服务。移动电话会停止 3G 通话并尝试寻找 2.5G 基站。如果找到了 2.5G 基站，那么切换就是成功的，称作“荡秋千”，因为电话要从一种服务跳至另一种服务，但却不知道能不能获得另一种服务。由于移动电话此前还没有获得某通道上的 2.5G 基站服务，因此很可能找不到该通道，这正是盲切换有很大局限性的原因。此外，除了寻找基站的时间之外，电话还要花时间来实现同步，这就会导致较大的通话停顿。 　　异步切换 - 爱立信网络提出了压缩模式的概念，将 3G 移动电话信号进行时间压缩（数据速率提高，以保持相同的连接速度），并形成间隔。3G 移动电话可在这段间隔中测量 2.5G 基站某通道的功率，并向 3G 网络发送测量报告。这样，3G 网络就可向手持终端发出命令，向移动电话找到的功率最好的某个基站切换。由于移动电话事先发现了有关通道，能够进行选择，这就提高了成功的机会，消除了盲切换的局限性。但当移动电话转到 2.5G 基站时，它在重新开始通话前还要进行同步工作，这也要花费时间，从而造成较小的通话间隔。 　　同步切换 - 同步切换与异步模式基本相同，不过添加了一种新的特性，即 3G 移动电话在压缩模式间隔中除了发现 2.5G 基站的功率外，还要进行同步工作，这就能够明确识别 2.5G 基站的存在。在这种情况下，切换的可靠性大为提高，因为它能确保2.5G基站确实存在，而且移动电话能锁定该基站。此外，当移动电话切换到2.5G基站后，立即就能进入语音通话模式，因为它已经掌握了同步信息。这就意味着同步切换的语音间隔实现了最小化，或者说同步切换几乎是无缝的。显示了同步切换相对于异步切换和盲切换的工作情况，手持终端可从3G基站直接过渡到2.5G 基站。 　　[b]实现理想的双模效果 [/b] 　　只有电话能够实现来往于3G到2.5G 网络之间的无缝切换，我们才说它是真正的双模电话。 有些双模设计只能实现盲切换。较好的设计可提供盲式和异步式切换。能够实现三种类型切换的设计为数不多。真正的双模手持终端可实现三种类型的切换，实现最高的可靠性。 　　同步切换是一个复杂的过程，要求在 3G 压缩模式间隔中运行 2.5G 模式。系统设计不正确，对现有商用网络的 2.5G 部署不了解，很容易就会发生设计错误。 　　不过，实现最佳模式切换除了采用同步切换之外还有别的办法。3G 和 2.5G 网络的绝对频率准确度规范要求最大相对频率误差值为 500Hz。在进行 3G 到 2.5G 网络切换的系统设计时，我们可以采用 500Hz 的标准，但实际误差则会大得多，特别是在移动网络的部署阶段更是如此。 　　只要系统设计出色，而且对技术细节有深入的认识，我们就能克服频率误差大大超过 500Hz 的情况。规范给出的是一个基础，不过即使网络情况不合规范，我们仍可让电话继续工作，尽管有的电话已经不能提供令人满意的用户体验了。因此，除了真正双模之外，还有更好的办法，我们称之为最大化双模。图2 总结了设计人员在实现最大化双模时应实现的目标。 　　　　　双模的质量 　　封闭式 　　同步 　　异步 　　增强型频率容限 　　　　　基本双模 　　　√ 　　　%26;#215; 　　　%26;#215; 　　%26;#215; 　　　　　真正双模 　　　√ 　　　√ 　　　√ 　　 %26;#215; 　　　　　最大化双模 　　√ 　　　√ 　　　√ 　　√ 　　　　　　　　　　　　　　图 2， 双模的质量 　　[b]待机模式下的切换问题 [/b] 　　我们已经从用户的角度讨论了双模切换，分析了通话过程中进行切换的质量问题。当然，手持终端大部分时间都处于待机状态，在这种在模式下，我们也涉及到 3G 到 2.5G切换的问题。 　　待机模式下的切换质量不能直接通过用户通话体验来检验，而是要通过手持终端的待机时间长度来检验。用户希望电池体积不要太大，并保持足够长的待机时间。移动运营商也把这一点作为重要的性能指标。 　　系统待机模式下从 3G 到 2.5G 切换时的质量，以及反方向切换时的质量，都会影响待机时间。这是由于待机模式切换从技术上说在用户未通话情况下由 3G 移向 2.5G 覆盖范围时对 3G/2.5G 网络进行选择。在这种情况下，手持终端要在待机模式下选择 3G 和 2.5G 网络，而这会消耗电池电量，减少待机时间，这也正是我们要特别注意的问题。既要支持待机模式切换，又要保持较低功耗，这需要一定的设计技巧。待机模式下在 2.5G 网络之内选择不同基站的系统设计经验已经经过实践检验，这对双模手持终端的切换至关重要。市场上推出的一些早期手持终端并不能实现令人满意的待机时间。 [b]　　总结 [/b]　　杰尔公司认为，运营商与消费者都希望双模切换能够实现一些基本的功能。只有满足上述这些要求，我们才能在高度竞争的市场中推出独树一帜的手持终端，这对产品成功是至关重要的。因此，我们需要考虑两大问题：通话过程中的切换质量和待机模式下切换的低功耗。 　　手持终端应实现最大化双模切换，既要为所有网络功能提供最佳支持，又要在网络条件不符合规范要求的情况下仍保持互操作性。此外，3G手持终端的待机时间必须与现有的2.5G 手持终端相匹配。