移動互聯(lián)網(wǎng)中的智能終端研究

郭德英 方春冬

摘要:移動互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下,智能通信終端需要實(shí)現(xiàn)多模多待,具有智能化、開放化的平臺和豐富的客戶端。在這種情況下,功耗、兩網(wǎng)射頻的互擾、兩網(wǎng)協(xié)同問題顯得尤為突出,對此文章給出了相應(yīng)的解決方案:通過視頻增強(qiáng)器提升畫質(zhì),減低功耗;通過避免帶內(nèi)泄漏干擾和帶外阻塞干擾減少兩網(wǎng)射頻互擾;通過對通信架構(gòu)、處理器、業(yè)務(wù)邏輯和用戶界面幾個方面重新設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)雙網(wǎng)雙通有效協(xié)同。

關(guān)鍵詞:雙模雙待;視頻增強(qiáng)器;雙網(wǎng)互擾;兩網(wǎng)協(xié)同

Abstract: In the mobile Internet environment, smart terminals should be multi-mode and multi-standby, and have smart open platform as well as rich client ends. However, consumption, radio frequency interference between two networks and network cooperation issues emerge accordingly. This paper gives the solutions to the abovementioned problems: The video signal enhancer is used to improve the image quality and reduce power consumption; the radio frequency interference is reduced by avoiding interference caused by in-band leakage and by out-of-band block; and the effective cooperation between dual networks can be fulfilled by re-designing communication architecture, processor, service logic and User Interface (UI).

Key words: dual-mode dual-standby; video signal enhancer; dual network interference; dual network cooperation

全球移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)正處于快速成長期,聚集了移動通信的未來業(yè)務(wù)創(chuàng)新點(diǎn)和引擎,正逐漸成為3G業(yè)務(wù)的核心。市場需求的規(guī)模是影響3G發(fā)展重要因素。在移動互聯(lián)網(wǎng)中高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求的不斷增長,移動技術(shù)和IP技術(shù)的迅猛發(fā)展,使得傳統(tǒng)電信業(yè)面臨顛覆性的挑戰(zhàn)。

隨著通信網(wǎng)絡(luò)的日漸成熟,在互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展的現(xiàn)在,移動終端尤其是智能移動終端,在移動互聯(lián)網(wǎng)中起著舉足輕重的作用。目前通信發(fā)展的核心就是業(yè)務(wù),而業(yè)務(wù)發(fā)展的重點(diǎn)就是終端。由于終端的便攜性、移動化,滿足了人們隨時(shí)隨地做任何事情的需求。在功能使用上,智能通信終端更加人性化、個性化和多功能化。為了適應(yīng)未來業(yè)務(wù)的需要,智能通信終端將成為整個通信行業(yè)以及電子行業(yè)的焦點(diǎn)。

同時(shí)中國2G、3G網(wǎng)絡(luò)并存的狀況不可避免,數(shù)億的2G用戶需要一個較長的過渡期才能最終變?yōu)?G用戶。現(xiàn)有2G用戶已經(jīng)超過6億,由于使用習(xí)慣和消費(fèi)習(xí)慣等問題,使得這些用戶不可能在短時(shí)間內(nèi)切換到3G網(wǎng)絡(luò)中,另外隨著中國3張3G牌照的同時(shí)發(fā)放,2G&3G、3G&3G的這種雙模,甚至多模手機(jī)的出現(xiàn)將成為市場過渡階段不錯的選擇,它將成為一個重要的細(xì)分市場。

雙模雙待技術(shù)為實(shí)現(xiàn)2G向3G平滑過渡提供了一定的平臺,保護(hù)了運(yùn)營商和廣大用戶的利益,同時(shí)又開辟了向3G領(lǐng)域迅速發(fā)展的道路。

隨著3G網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)演進(jìn),多媒體服務(wù)對高速數(shù)據(jù)傳輸需求的日益增長,各個3G標(biāo)準(zhǔn)都引入了高速下行分組接入技術(shù)(HSDPA)。HSDPA的引入可以使運(yùn)營商為用戶提供更多的具有更強(qiáng)吸引力、內(nèi)容更豐富的新服務(wù)和新應(yīng)用,并滿足消費(fèi)者對視頻點(diǎn)播、音頻點(diǎn)播、圖像/視頻短信和基于位置的服務(wù)等內(nèi)容豐富的媒體業(yè)務(wù)日益高漲的需求。HSDPA技術(shù)的頻譜效率優(yōu)勢可以使運(yùn)營商以較低的成本提供這類服務(wù),給用戶帶來優(yōu)于傳統(tǒng)技術(shù)的體驗(yàn)。對于中國整個3G產(chǎn)業(yè)來說,可視電話業(yè)務(wù)、視頻點(diǎn)播、音頻點(diǎn)播、GPS導(dǎo)航等服務(wù),有力地支持了民族產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,豐富了3G終端產(chǎn)品。以TD-SCDMA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)HSDPA業(yè)務(wù)為例,5 MHz的頻率可以傳輸速率8.4 Mb/s的業(yè)務(wù),1.6 MHz的頻率可以傳輸2.8 Mb/s的業(yè)務(wù)。

為了解決智能終端高速上網(wǎng)的需求,同時(shí)滿足多種業(yè)務(wù)需求(如雙模雙待、手機(jī)電視、3D導(dǎo)航,動漫游戲、視頻電話等)需要解決諸多技術(shù)難題[1-4]。

1 智能通信終端的省電技術(shù)

智能通信終端的功耗受無線環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)配置、協(xié)議棧控制及終端軟硬件方案、電源管理、芯片本身低功耗設(shè)計(jì)及工藝特性等諸多因素影響,其中起決定性作用的是終端本身的省電技術(shù)。在3G的應(yīng)用中,手機(jī)電視、3D導(dǎo)航、聯(lián)網(wǎng)游戲等都需要長時(shí)間持續(xù)工作。這其中長時(shí)間的高亮背光源約占整個功耗的40%左右,如何降低背光亮度,同時(shí)又不影響視覺效果是人們要達(dá)到的目標(biāo)。

解決的辦法之一是通過視頻增強(qiáng)器提升畫質(zhì)?？梢詼y試不同的感應(yīng)度,調(diào)整不同背光的亮度達(dá)到最佳的視覺效果。

首先,通過對外部光源的感應(yīng)亮度,應(yīng)用處理器(AP)通過接口標(biāo)準(zhǔn)IIC獲得亮度等級參數(shù)。視頻增強(qiáng)器根據(jù)預(yù)先調(diào)試好的算法,輸出對應(yīng)的參數(shù),增強(qiáng)圖像。同時(shí)控制背光源亮度,以達(dá)到節(jié)電目的。其次,也可以根據(jù)人的感受調(diào)整背光源亮度與增強(qiáng)器的引擎。以達(dá)到最佳視覺效果。

通過這種辦法可以達(dá)到降低整機(jī)功耗25%以上,提升終端續(xù)航能力,延長使用時(shí)間與電池的壽命。

2 雙待機(jī)終端的兩網(wǎng)射頻互擾問題

要實(shí)現(xiàn)雙網(wǎng)雙通功能,則必然要求終端的GSM射頻模塊工作時(shí),TD-SCDMA的接收機(jī)也要同時(shí)工作,這意味著存在GSM發(fā)射機(jī)的載波對TD-SCDMA接收機(jī)的帶內(nèi)泄漏干擾和帶外阻塞干擾,反之亦然。除此以外,TD-SCDMA和GSM內(nèi)部器件之間的噪聲干擾抑制也難以避免。其中,GSM 1 800 MHz對TD-SCDMA的干擾尤其需要關(guān)注。

概括起來,TD-SCDMA和GSM的干擾包括以下3類:

第一類為GSM與TD-SCDMA都處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)的相互干擾。如果GSM和TD-SCDMA都處于監(jiān)聽狀態(tài),相互間的干擾基本可以忽略不計(jì),干擾將會主要發(fā)生在GSM或TD-SCDMA中的一個需要發(fā)射信號進(jìn)行狀態(tài)更新的時(shí)候,如越區(qū)切換等。此時(shí)發(fā)模式的手機(jī)將會對收模式的手機(jī)產(chǎn)生干擾?？梢詫⑵涞韧诘诙惛蓴_。

第二類為GSM與TD-SCDMA一個處于通話狀態(tài),一個處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)的干擾情況,包括GSM信號對TD-SCDMA接收機(jī)的干擾、GSM雜散信號對TD-SCDMA信號的干擾、TD-SCDMA信號對GSM的干擾和TD-SCDMA雜散信號對GSM的干擾。

第三類為GSM與TD-SCDMA都處于通話時(shí)的情況,由于實(shí)際情況下不可能發(fā)生,因此不予以考慮。

頻率干擾問題是雙網(wǎng)雙通終端實(shí)現(xiàn)的最主要技術(shù)難題,對于整個技術(shù)的攻克具有至關(guān)重要的意義。

當(dāng)?shù)竭_(dá)TD-SCDMA接收機(jī)的GSM發(fā)射信號強(qiáng)度遠(yuǎn)高于TD-SCDMA基站發(fā)射信號強(qiáng)度時(shí),會導(dǎo)致TD-SCDMA弱信號被GSM信號湮沒,引起TD-SCDMA接收機(jī)對TD-SCDMA有用弱信號的解調(diào)誤碼率增加,即TD-SCDMA接收機(jī)靈敏度下降,嚴(yán)重的會導(dǎo)致TD-SCDMA掉話或者呼叫建立不成功。

解決頻率干擾的方法主要有如下兩種。

(1)使用兩個獨(dú)立的通信模塊降低相互干擾

該解決方案采用現(xiàn)有成熟的GSM模塊和TD-SCDMA模塊,兩模塊之間完全獨(dú)立,有各自的屏蔽,通過接插件和主板相連,這樣有嚴(yán)格分區(qū)和屏蔽,GSM模塊和TD-SCDMA模塊之間相互干擾小。而且為防止干擾信號通過柔性線路板(FPC)傳遞,還采用多個隔離電容和單點(diǎn)接地等措施。

(2)盡量避免兩個通信模塊同時(shí)處于通話工作狀態(tài)

為了進(jìn)一步降低頻率干擾,可以通過軟件手段盡量避免兩個通信模塊同時(shí)處于通話工作狀態(tài),給用戶提供更有保障的通話質(zhì)量。這種軟件手段主要用于主叫和被叫兩種情況:

a)主叫情形,即用戶可選擇任一網(wǎng)絡(luò)主動發(fā)起撥號(包括語音撥號和數(shù)據(jù)撥號)

檢查另一個網(wǎng)絡(luò)是否已經(jīng)有正在進(jìn)行的電話,如有則提示用戶通信功能正忙,并取消當(dāng)前撥號請求。

如另一網(wǎng)絡(luò)沒有正在進(jìn)行的通話業(yè)務(wù),則繼續(xù)檢查另一個網(wǎng)絡(luò)是否是有正在進(jìn)行的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),如有則提示用戶先掛斷該網(wǎng)絡(luò)連接。

如另一網(wǎng)絡(luò)既無數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)又無通話業(yè)務(wù),則按正常流程撥號。

b)被叫情形,即當(dāng)有電話呼入時(shí)

如另一個網(wǎng)絡(luò)正在進(jìn)行通話,則發(fā)出來電提示音,并在界面上提示用戶是接聽還是掛斷新的來電,若用戶選擇接聽新的來電則斷開舊的來電,然后將新來電相應(yīng)通信模塊的音頻通道與聲卡相連。若用戶選擇掛斷來電,則直接掛斷新來電,若用戶一直沒有做出選擇則等待20～30 s之后終端主控模塊自動要求系統(tǒng)掛斷新的來電。

如另一網(wǎng)絡(luò)正在進(jìn)行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)使用中,如果用戶選擇接聽了新的來電則斷開當(dāng)前數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),否則繼續(xù)當(dāng)前數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

如另一網(wǎng)絡(luò)既無數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)又無通話業(yè)務(wù),則按正常流程進(jìn)行來電處理。

3 雙待機(jī)終端的兩網(wǎng)協(xié)同問題

解決兩網(wǎng)協(xié)同問題的難度在于要保證使用單模終端時(shí)的用戶體驗(yàn),不能因?yàn)閮删W(wǎng)協(xié)同影響用戶在任一網(wǎng)絡(luò)的使用體驗(yàn),例如終端的處理速度不能明顯降低,而且不能改變原有單模業(yè)務(wù)流程。

(1)首先要對以往傳統(tǒng)的通信架構(gòu)進(jìn)行改造,必須從呼叫架構(gòu)上支持雙待機(jī)通信,兩個網(wǎng)絡(luò)的呼叫既相互獨(dú)立(兩個線程),又需要對共享的資源進(jìn)行同步。

(2)采用3個獨(dú)立的處理器,包括GSM/TD-CDMA各單獨(dú)一個通信處理器,加上一個應(yīng)用處理器。應(yīng)用處理器負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)系統(tǒng)資源,對兩個網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)度。

(3)定義完整的雙待機(jī)業(yè)務(wù)邏輯,并在此基礎(chǔ)上形成規(guī)范,雙待機(jī)業(yè)務(wù)邏輯既要給用戶帶來方便實(shí)用的用戶體驗(yàn),又要體現(xiàn)運(yùn)營商利益和實(shí)現(xiàn)運(yùn)營商業(yè)務(wù),事實(shí)上,雙待機(jī)業(yè)務(wù)規(guī)范,就是由這些業(yè)務(wù)邏輯、業(yè)務(wù)策略和一些體驗(yàn)規(guī)范所組成。

(4)雙待機(jī)用戶界面的設(shè)計(jì)體現(xiàn)了雙待機(jī)業(yè)務(wù)規(guī)范的要求,在每項(xiàng)具體的業(yè)務(wù),呼叫、短信、通話記錄、聯(lián)系人等方面都要體現(xiàn)兩個網(wǎng)絡(luò)并存的概念。

為了解決兩網(wǎng)協(xié)同問題,必須在現(xiàn)有TD-SCDMA上增加GSM模塊,TD-SCDMA模塊作為主控模塊,該主控模塊具有如下的功能:

(1)在終端待機(jī)時(shí),根據(jù)接收到的GSM和TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)信息等,控制外圍接口和用戶界面(UI),例如同時(shí)顯示GSM和TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)信號質(zhì)量、顯示時(shí)鐘等。

(2)在終端待機(jī)時(shí),根據(jù)用戶的操作,激活相應(yīng)的模塊,并將消息和數(shù)據(jù)發(fā)送到相應(yīng)的模塊。例如用戶輸入撥打號碼并選擇某個網(wǎng)絡(luò)發(fā)送時(shí),主控模塊激活某個網(wǎng)絡(luò)的模塊進(jìn)入撥打和通話狀態(tài)。

(3)用戶在某個網(wǎng)絡(luò)通話期間,如果有來自另一個網(wǎng)絡(luò)的來電,主控模塊會保持原通話模塊的狀態(tài),指示另一個網(wǎng)絡(luò)的模塊與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行后臺通信,例如獲取來電號碼,同時(shí)主控模塊控制外圍軟件顯示來電或者播放來電提示音等。

(4)用戶在某個網(wǎng)絡(luò)通話期間,如果有來自另一個網(wǎng)絡(luò)的短消息,主控模塊會保持原通話模塊的狀態(tài),指示另一個網(wǎng)絡(luò)的模塊與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行后臺通信,例如獲取和保存短消息,同時(shí)主控模塊控制外圍軟件顯示短消息提示或者播放短消息提示音等。

4 結(jié)束語

展望未來,隨著三網(wǎng)融合的不斷深入與相互滲透,如今的互聯(lián)網(wǎng)無論從速度、技術(shù)、內(nèi)容等等方面已是今非昔比。無論是移動網(wǎng)絡(luò)還是互聯(lián)網(wǎng),越來越多的內(nèi)容更直接來自與論壇、博客、社區(qū)、電子商務(wù)、視頻分享等用戶創(chuàng)作內(nèi)容。從語音通信到數(shù)據(jù)通信,移動終端無疑正處于技術(shù)架構(gòu)改朝換代上的重大的革命時(shí)期,手機(jī)終端尤其是智能移動通信終端將不斷電腦化,現(xiàn)在的移動智能終端性能已超過10年前的電腦,智能移動終端功能不斷強(qiáng)大,可以讓人們將互聯(lián)網(wǎng)裝入口袋,使用戶可以隨時(shí)隨地利用終端制作圖片、視頻,能夠隨時(shí)隨地將這些內(nèi)容傳遞給他人,同時(shí)也可以通過移動互聯(lián)網(wǎng)分享相片,移動辦公、移動支付、寫博客、即時(shí)通信、娛樂、聊天,移動互聯(lián)網(wǎng)起到了很好的橋梁作用,智能移動通信終端正在人們生活中扮演著越來越重要的角色,成為個人信息中心。

這些變化無疑對終端的處理能力、功耗、性能等方面帶來新的挑戰(zhàn),同時(shí)也推動著技術(shù)一次又一次的飛躍。促使人們研發(fā)出處理能力強(qiáng)、體積小、功耗低、集成應(yīng)用多的方便實(shí)用的新型智能移動通信終端。

5 參考文獻(xiàn)

[1] YD/T 1592.1-2007. 2GHz TD-SCDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)電磁兼容性要求和測量方法 第一部分:用戶設(shè)備及輔助設(shè)備[S]. 2007.

[2] 啜鋼, 王文博, 常永宇, 等. 移動通信原理與應(yīng)用 [M]. 北京:北京郵電大學(xué)出版社, 2002.

[3] 趙慧玲. IP城域網(wǎng)組網(wǎng)——城域網(wǎng)組網(wǎng)綜述 [J]. 電信技術(shù), 2005(6):3-5.

[4] 張亞妮. 小波視頻圖像處理技術(shù)[J]. 遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版, 2004,23(2):230-232.

收稿日期:2009-05-04

作者簡介

郭德英,宇龍計(jì)算機(jī)通信科技(深圳)有限公司總裁,中國無線科技有限公司董事長、行政總裁,西安電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及信息安全部客座教授。2007年因“CDMA/GSM雙網(wǎng)雙通終端”項(xiàng)目榮獲2007年國家科技進(jìn)步二等獎;2008年,榮獲“深圳市市長獎”、“1997—2007年中國手機(jī)行業(yè)最具創(chuàng)新力人物”稱號,同時(shí)享受深圳市人民政府特殊津貼。

方春冬,北京郵電大學(xué)畢業(yè)。宇龍計(jì)算機(jī)通信科技(深圳)有限公司研發(fā)中心副總工程師,負(fù)責(zé)移動多媒體、移動互聯(lián)網(wǎng)、移動支付等項(xiàng)目的研發(fā)工作,主要研究方向?yàn)橥ㄐ偶夹g(shù)、多媒體技術(shù)在移動終端的應(yīng)用。已發(fā)表學(xué)術(shù)論文2篇。