移動互聯網中的智能終端研究

郭德英 方春冬

摘要:移動互聯網環境下,智能通信終端需要實現多模多待,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、兩網射頻的互擾、兩網協同問題顯得尤為突出,對此文章給出了相應的解決方案:通過視頻增強器提升畫質,減低功耗;通過避免帶內泄漏干擾和帶外阻塞干擾減少兩網射頻互擾;通過對通信架構、處理器、業務邏輯和用戶界面幾個方面重新設計實現雙網雙通有效協同。

關鍵詞:雙模雙待;視頻增強器;雙網互擾;兩網協同

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

全球移動互聯網業務正處于快速成長期,聚集了移動通信的未來業務創新點和引擎,正逐漸成為3G業務的核心。市場需求的規模是影響3G發展重要因素。在移動互聯網中高速率數據業務需求的不斷增長,移動技術和IP技術的迅猛發展,使得傳統電信業面臨顛覆性的挑戰。

隨著通信網絡的日漸成熟,在互聯網快速發展的現在,移動終端尤其是智能移動終端,在移動互聯網中起著舉足輕重的作用。目前通信發展的核心就是業務,而業務發展的重點就是終端。由于終端的便攜性、移動化,滿足了人們隨時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。為了適應未來業務的需要,智能通信終端將成為整個通信行業以及電子行業的焦點。

同時中國2G、3G網絡并存的狀況不可避免,數億的2G用戶需要一個較長的過渡期才能最終變為3G用戶?，F有2G用戶已經超過6億,由于使用習慣和消費習慣等問題,使得這些用戶不可能在短時間內切換到3G網絡中,另外隨著中國3張3G牌照的同時發放,2G&3G、3G&3G的這種雙模,甚至多模手機的出現將成為市場過渡階段不錯的選擇,它將成為一個重要的細分市場。

雙模雙待技術為實現2G向3G平滑過渡提供了一定的平臺,保護了運營商和廣大用戶的利益,同時又開辟了向3G領域迅速發展的道路。

隨著3G網絡的持續演進,多媒體服務對高速數據傳輸需求的日益增長,各個3G標準都引入了高速下行分組接入技術(HSDPA)。HSDPA的引入可以使運營商為用戶提供更多的具有更強吸引力、內容更豐富的新服務和新應用,并滿足消費者對視頻點播、音頻點播、圖像/視頻短信和基于位置的服務等內容豐富的媒體業務日益高漲的需求。HSDPA技術的頻譜效率優勢可以使運營商以較低的成本提供這類服務,給用戶帶來優于傳統技術的體驗。對于中國整個3G產業來說,可視電話業務、視頻點播、音頻點播、GPS導航等服務,有力地支持了民族產業的發展,豐富了3G終端產品。以TD-SCDMA系統實現HSDPA業務為例,5 MHz的頻率可以傳輸速率8.4 Mb/s的業務,1.6 MHz的頻率可以傳輸2.8 Mb/s的業務。

為了解決智能終端高速上網的需求,同時滿足多種業務需求(如雙模雙待、手機電視、3D導航,動漫游戲、視頻電話等)需要解決諸多技術難題[1-4]。

1 智能通信終端的省電技術

智能通信終端的功耗受無線環境、網絡配置、協議?？刂萍敖K端軟硬件方案、電源管理、芯片本身低功耗設計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。在3G的應用中,手機電視、3D導航、聯網游戲等都需要長時間持續工作。這其中長時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,同時又不影響視覺效果是人們要達到的目標。

解決的辦法之一是通過視頻增強器提升畫質?？梢詼y試不同的感應度,調整不同背光的亮度達到最佳的視覺效果。

首先,通過對外部光源的感應亮度,應用處理器(AP)通過接口標準IIC獲得亮度等級參數。視頻增強器根據預先調試好的算法,輸出對應的參數,增強圖像。同時控制背光源亮度,以達到節電目的。其次,也可以根據人的感受調整背光源亮度與增強器的引擎。以達到最佳視覺效果。

通過這種辦法可以達到降低整機功耗25%以上,提升終端續航能力,延長使用時間與電池的壽命。

2 雙待機終端的兩網射頻互擾問題

要實現雙網雙通功能,則必然要求終端的GSM射頻模塊工作時,TD-SCDMA的接收機也要同時工作,這意味著存在GSM發射機的載波對TD-SCDMA接收機的帶內泄漏干擾和帶外阻塞干擾,反之亦然。除此以外,TD-SCDMA和GSM內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都處于待機狀態時的相互干擾。如果GSM和TD-SCDMA都處于監聽狀態,相互間的干擾基本可以忽略不計,干擾將會主要發生在GSM或TD-SCDMA中的一個需要發射信號進行狀態更新的時候,如越區切換等。此時發模式的手機將會對收模式的手機產生干擾?？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,一個處于待機狀態時的干擾情況,包括GSM信號對TD-SCDMA接收機的干擾、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都處于通話時的情況,由于實際情況下不可能發生,因此不予以考慮。

頻率干擾問題是雙網雙通終端實現的最主要技術難題,對于整個技術的攻克具有至關重要的意義。

當到達TD-SCDMA接收機的GSM發射信號強度遠高于TD-SCDMA基站發射信號強度時,會導致TD-SCDMA弱信號被GSM信號湮沒,引起TD-SCDMA接收機對TD-SCDMA有用弱信號的解調誤碼率增加,即TD-SCDMA接收機靈敏度下降,嚴重的會導致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)使用兩個獨立的通信模塊降低相互干擾

該解決方案采用現有成熟的GSM模塊和TD-SCDMA模塊,兩模塊之間完全獨立,有各自的屏蔽,通過接插件和主板相連,這樣有嚴格分區和屏蔽,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接地等措施。

(2)盡量避免兩個通信模塊同時處于通話工作狀態

為了進一步降低頻率干擾,可以通過軟件手段盡量避免兩個通信模塊同時處于通話工作狀態,給用戶提供更有保障的通話質量。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絡主動發起撥號(包括語音撥號和數據撥號)

檢查另一個網絡是否已經有正在進行的電話,如有則提示用戶通信功能正忙,并取消當前撥號請求。

如另一網絡沒有正在進行的通話業務,則繼續檢查另一個網絡是否是有正在進行的數據業務,如有則提示用戶先掛斷該網絡連接。

如另一網絡既無數據業務又無通話業務,則按正常流程撥號。

b)被叫情形,即當有電話呼入時

如另一個網絡正在進行通話,則發出來電提示音,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掛斷新的來電。

如另一網絡正在進行數據業務使用中,如果用戶選擇接聽了新的來電則斷開當前數據業務,否則繼續當前數據業務。

如另一網絡既無數據業務又無通話業務,則按正常流程進行來電處理。

3 雙待機終端的兩網協同問題

解決兩網協同問題的難度在于要保證使用單模終端時的用戶體驗,不能因為兩網協同影響用戶在任一網絡的使用體驗,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務流程。

(1)首先要對以往傳統的通信架構進行改造,必須從呼叫架構上支持雙待機通信,兩個網絡的呼叫既相互獨立(兩個線程),又需要對共享的資源進行同步。

(2)采用3個獨立的處理器,包括GSM/TD-CDMA各單獨一個通信處理器,加上一個應用處理器。應用處理器負責協調系統資源,對兩個網絡進行調度。

(3)定義完整的雙待機業務邏輯,并在此基礎上形成規范,雙待機業務邏輯既要給用戶帶來方便實用的用戶體驗,又要體現運營商利益和實現運營商業務,事實上,雙待機業務規范,就是由這些業務邏輯、業務策略和一些體驗規范所組成。

(4)雙待機用戶界面的設計體現了雙待機業務規范的要求,在每項具體的業務,呼叫、短信、通話記錄、聯系人等方面都要體現兩個網絡并存的概念。

為了解決兩網協同問題,必須在現有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)在終端待機時,根據接收到的GSM和TD-SCDMA網絡信息等,控制外圍接口和用戶界面(UI),例如同時顯示GSM和TD-SCDMA網絡信號質量、顯示時鐘等。

(2)在終端待機時,根據用戶的操作,激活相應的模塊,并將消息和數據發送到相應的模塊。例如用戶輸入撥打號碼并選擇某個網絡發送時,主控模塊激活某個網絡的模塊進入撥打和通話狀態。

(3)用戶在某個網絡通話期間,如果有來自另一個網絡的來電,主控模塊會保持原通話模塊的狀態,指示另一個網絡的模塊與網絡進行后臺通信,例如獲取來電號碼,同時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)用戶在某個網絡通話期間,如果有來自另一個網絡的短消息,主控模塊會保持原通話模塊的狀態,指示另一個網絡的模塊與網絡進行后臺通信,例如獲取和保存短消息,同時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 結束語

展望未來,隨著三網融合的不斷深入與相互滲透,如今的互聯網無論從速度、技術、內容等等方面已是今非昔比。無論是移動網絡還是互聯網,越來越多的內容更直接來自與論壇、博客、社區、電子商務、視頻分享等用戶創作內容。從語音通信到數據通信,移動終端無疑正處于技術架構改朝換代上的重大的革命時期,手機終端尤其是智能移動通信終端將不斷電腦化,現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大,可以讓人們將互聯網裝入口袋,使用戶可以隨時隨地利用終端制作圖片、視頻,能夠隨時隨地將這些內容傳遞給他人,同時也可以通過移動互聯網分享相片,移動辦公、移動支付、寫博客、即時通信、娛樂、聊天,移動互聯網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,同時也推動著技術一次又一次的飛躍。促使人們研發出處理能力強、體積小、功耗低、集成應用多的方便實用的新型智能移動通信終端。

5 參考文獻

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

[4] 張亞妮. 小波視頻圖像處理技術[J]. 遼寧工程技術大學學報:自然科學版, 2004,23(2):230-232.

收稿日期:2009-05-04

作者簡介

郭德英,宇龍計算機通信科技(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,西安電子科技大學計算機網絡及信息安全部客座教授。2007年因“CDMA/GSM雙網雙通終端”項目榮獲2007年國家科技進步二等獎;2008年,榮獲“深圳市市長獎”、“1997—2007年中國手機行業最具創新力人物”稱號,同時享受深圳市人民政府特殊津貼。

方春冬,北京郵電大學畢業。宇龍計算機通信科技(深圳)有限公司研發中心副總工程師,負責移動多媒體、移動互聯網、移動支付等項目的研發工作,主要研究方向為通信技術、多媒體技術在移動終端的應用。已發表學術論文2篇。