芯片技術突破對于無線通信技術的意義

摘要：芯片技術從問世至今，已有至少60年的發(fā)展歷史，它的技術突破對于無線通信技術的發(fā)展有著積極意義。芯片是無線通信技術發(fā)展的重要支撐，其技術發(fā)展也就意味著無線通信技術的發(fā)展。基于此，本文就芯片技術突破對于無線通信技術的意義展開分析討論，以此驗證芯片技術突破的重要價值與意義。

關鍵詞：芯片技術；突破；無線通信技術；意義

一、引言

無線通信技術是一種信息交換的通信方式。無線通信技術從80年代開始研發(fā)，發(fā)展至今，給人們的生產生活帶來極大影響，越來越多的社會大眾成為新的無線通信用戶。而隨著用戶對信息傳輸的要求越來越高，進一步推動了無線通信技術的迅猛發(fā)展。其中，芯片技術突破對于無線通信技術而言更具時代意義和現實意義。縱觀歷史，當新的通信技術升級時，芯片技術也會隨之突破；反之，當芯片技術獲得突破時，無線通信技術也迎來新的發(fā)展與挑戰(zhàn)。因此，研究芯片技術突破對于無線通信技術的意義很有必要。

二、芯片技術突破對于無線通信技術的意義

無線通信技術是一種可以利用電磁波信號進行信息傳遞與傳播的通信方式，最為常見的無線通信技術有遠距離無線傳輸技術和近距離無線通信技術兩種。其中，遠距離無線傳輸技術包括以下幾種：

1.GPRS/CDMA無線通信技術，前者是中國移動開發(fā)運營的一種基于GSM通信系統(tǒng)的無線分組交換技術，其優(yōu)勢在于可將數據分裝成一個個獨立的包，再將這些包一個個傳送出去，可以實現傳輸多少信息用多少頻寬的優(yōu)勢。而后者是由中國電信運行的一種基于碼分技術和多址技術的新的無線通信系統(tǒng)，其原理是擴頻技術。

2.數傳電臺通信，其最大的特點是一次投資、穩(wěn)定性好、在惡劣環(huán)境中也可適用，覆蓋范圍廣，在無線通信領域中的應用價值很高。

3.擴頻微波通信，是一種擴展信息傳遞所用帶寬大于信息本身帶寬的一種通信技術。

4.無線網橋，是無線射頻技術和傳統(tǒng)的有線網橋技術相結合的產物。

5.衛(wèi)星通信，即以人造地球衛(wèi)星為中繼站實現無線電信號的傳遞。

6.短波通信，主要是指頻率為3-30MHz，波長為10-100M的電磁波，可以進行無線電通信，又稱之為高頻通信。

此外，近距離無線通信技術又包括以下幾種。

1.Zig-Bee，是一種短距離、低功耗的無線通信技術。

2.藍牙技術，可以實現點對點或者是一點對多點的無線數據和聲音傳輸。

3.無線寬帶（Wi-Fi），是一種無線局域網接入技術，也是目前發(fā)展速度最快的技術。

4.超帶寬（UWB），是一種無載波通信技術，傳輸速率高，發(fā)射功率低。

5.NFC技術，是一種新的近距離無線通信技術。

從以上淺顯分析中可以發(fā)現，無線通信技術包含眾多技術，其每一項技術的發(fā)展都與芯片技術有著或大或小的聯系。芯片技術突破也就意味著無線通信技術的再一次突破，進而可以確定芯片技術突破對于無線通信技術的意義是突破、是進步、是發(fā)展，更是創(chuàng)新。

三、芯片技術突破在無線通信技術中的應用

（一）射頻（RF）芯片

射頻（RF）芯片在無線通信技術中的應用是非常廣泛的，其作用主要是發(fā)射和接收無線信號，具體包括兩部分：一是射頻前端，二是射頻調制解調器。射頻是一種變化頻次大于10000次的高頻電流，射頻（RF）芯片技術主要在藍牙、網絡優(yōu)化以及下一代WLAN等無線通信技術領域應用。從技術應用角度分析，射頻（RF）芯片技術在無線通信領域具有不可替代作用。

首先，以藍牙射頻技術為例進行射頻（RF）芯片技術突破在無線通信技術中應用分析，藍牙無線技術原理是增加帶寬、擴展頻譜，以跳頻來降低帶寬上的信號功率譜密度，此時系統(tǒng)的抗電磁干擾能力將顯著提高，藍牙的無線數據傳輸功能會更加強大和可靠。

從表1的數據信息中可以看出，藍牙系統(tǒng)對于頻率、頻段都有相關規(guī)定，只有在滿足規(guī)定要求的情況下，才能夠確保藍牙射頻技術發(fā)揮作用，并達到應用目的。

其次，以WLAN射頻技術為例進行應用分析可知，在第一代的WLAN射頻技術應用過程中，當用戶的密度發(fā)生一些變化時，反應能力不佳，難以優(yōu)化寬帶資源。而隨著信息化的到來，各種智能化、信息化要求隨之提出，用戶量增加使得負載增大，影響了信息傳遞速度和質量。在最新一代的WLAN射頻技術應用過程中，實現了信息的自動接入和自動調整功能。例如，當某一個信息接入點發(fā)生問題，處于失效狀態(tài)，那么系統(tǒng)會自動調整選取下一個接入點完成信息傳遞，此時網絡的穩(wěn)定性增強，負載更輕松。

最后，以超寬帶（UWB）無線技術為例進行應用分析，隨著芯片技術的成功突破，信息傳輸速度進入高速狀態(tài)，并且在此過程中的功耗消耗變得非常低，成為高品質多媒體內容的首選傳輸技術。

（二）數字信號處理器（DSP）芯片

數字信號處理器（DSP）芯片在無線通信技術中的應用價值主要是處理數字信號、音頻信號、視頻編解碼、濾波以及信號調整等。數字信號處理器隨著電子技術的飛速發(fā)展而不斷創(chuàng)新發(fā)展，屬于微處理器中的一種，既擁有微處理器自有系統(tǒng)的優(yōu)勢特點，也兼具高效的數字信號處理運算能力。數字信號處理器（DSP）芯片有以下特點：零消耗循環(huán)控制、執(zhí)行時間的可預測性以及硬件乘法累加操作等。由以上特點的淺顯分析中可以發(fā)現，數字信號處理器（DSP）芯片的結構與指令更多是針對信號的處理設計和開發(fā)的，評價此芯片的應用性能最為常用手段是速度，速度快則表示信息處理能力高，反之則表示此芯片的應用價值不高。近年來，由于數字信號處理器（DSP）芯片的性能受傳統(tǒng)結構影響而無法有效提高，故創(chuàng)新研發(fā)思路從其他方面入手，提高時鐘頻率可以取得的效果是有限的。因此，在研究提高時鐘頻率的同時，需要繼續(xù)深入研究并行性性能的提高方法。

目前已經取得一定成功的提高方法有兩個，一是提高操作數量，此時的數量主要是指指令執(zhí)行操作的數量要提高；二是提高指令數量，此時的數量主要是指每個指令在一個周期內執(zhí)行時的指令數量。以上兩種提高方法的并行，衍生出多種的數字信號處理器新結構，使得芯片技術獲得突破。

總之，數字信號處理器（DSP）芯片在無線通信技術中的應用是非常廣泛的，并且以穩(wěn)定性好、功能強大、精度高以及易于變成和開發(fā)等優(yōu)勢著稱。隨著芯片技術的突破性發(fā)展，無線通信技術也將迎來新的發(fā)展機遇，并為數字化發(fā)展奠定扎實基礎。

（三）功率放大器芯片

芯片在現實生活中的應用范圍越來越廣泛，并且已經占據重要技術地位。功率放大器芯片的主要作用是用于無線信號的功率放大，以此增加信號的傳輸距離。提到芯片，大部分人的認知是手機芯片、汽車芯片等，對于功率放大器芯片的了解不多。什么是功率放大器芯片呢？從其字面意義上可以看出，其最大的作用是“功率放大”，比如常見的電流放大、電壓放大等。功率放大器芯片通常需要在大信號狀態(tài)下工作，在無線通信技術應用中也多集中在播放設備部分，也可以說是這類具有播放功能設備的“心臟”。若功率放大器芯片的質量非常好，那么其播放設備的音質也將非常理想，反之則會給人不舒服之感。由此淺顯分析中可以看出功率放大器芯片的重要性與必要性。功率放大器芯片的特點是將信號源的微弱電信號放大，處理以后，再經過驅動揚聲器來發(fā)出聲音。功率放大器芯片也形象地稱之為“擴音機”，在音響設備中最為常見。在現實生活中，芯片的存在價值和意義越來越廣泛，已經與人們的現實生活產生密切聯系，所以功率放大器芯片的研發(fā)機構也在不斷進行技術創(chuàng)新與突破，通過提高芯片技術實力，以滿足各行業(yè)的不同需求以及無線通信技術發(fā)展需求。從表2中的數據信息表述中可以確定，目前我國無線通信系統(tǒng)的適用頻率范圍并不集中，需要針對實際應用情況選擇適合的頻率范圍，此時功率放大器芯片也將發(fā)揮其重要作用。

總之，功率放大器芯片在無線通信技術中的應用價值極高，其是播放設備的核心基礎且不可替代。因此，當此技術取得突破性進展時，其對無線通信技術起到的作用價值也是無限的。

（四）調制解調器芯片

調制解調器芯片的主要功能是實現無線信號的調制解調功能，包括調制解調算法和相關模塊。什么是調制解調器？簡單而言，就是用基帶信號對載波信號進行幾個量或者參量的變化控制，使經過調制的信號可以順利傳輸出去，解調則是相反操作，以一定的方法將被調制的信號進行參量變化，由此恢復成最初的基帶信號。在無線通信技術中，調制解調器芯片的存在價值是不可替代的，是信號傳輸的重要環(huán)節(jié)之一。之所以需要在無線通信技術中應用調制解調器芯片，其目的是將需要被傳輸的數字信號或者是模擬信號進行調制，變成適用于某一信道傳輸的信號。簡而言之，就是將基帶信號變成一個相對而言更好傳輸的帶通信號，此時這個信號會被稱之為已調信號，被調節(jié)的基帶信號會被稱之為調制信號。調制解調器處于通信系統(tǒng)的發(fā)端，接收端需要將已經經過解調的信號還原為需要被傳輸的原始信號，當基帶信號經過載波信號的提取，以便于接收者更好理解和處理的過程，這個過程將被稱之為解調。

從圖1和圖2顯示的信息中可以看出信號的具體調制和解調流程，進而對應用在無線通信技術中的調制解調器芯片的作用有一個較為清晰地認知：計算機內部使用的信號是“數字信號”，經過電話線傳遞出的信號是“模擬信號”，當信號被發(fā)送出來時，芯片可以進行信號快速的調制和解調，有助于信號的快速不失真?zhèn)鬏敗?/p>

總之，調制解調器芯片在無線通信技術中的應用效能是不容忽視的，技術人員需要重視繼續(xù)研發(fā)調制解調器芯片技術，以實現技術突破，提高無線通信技術。

（五）GPS芯片

GPS芯片在無線通信技術中的應用價值非常高，其主要作用是借助全球定位系統(tǒng)（GPS）定位和導航功能，提供精準的地理位置信息。從GPS的應用范圍中可以看出，其最大的優(yōu)勢特點是定位精度高，在50千米的范圍內進行的地理位置信息定位誤差僅有6-10米左右，超過1000千米的地理位置信息定位誤差也僅有9—10米。在早期，GPS芯片的應用主要集中在軍事、國家地理信息搜集等方面。直至2007年開始，GPS芯片開始大眾化、應用普及化，不僅在導航裝置領域有非常顯著的發(fā)展，在其他行業(yè)領域也迎來發(fā)展機遇。從2007年開始至今，GPS芯片應用跨足到PND以外的終端，并且開始與具備通訊能力的裝置結合，比如智能手機、平板電腦等。GPS芯片技術一直處于不斷研發(fā)、不斷創(chuàng)新、不斷發(fā)展階段，通過與其他無線技術整合，在移動通信市場有了突飛發(fā)展。此外，GPS芯片的技術性能也發(fā)生了技術性改革創(chuàng)新，已經開始應用于捕獲時間方面。

GPS時鐘的同步所采取的是鎖相環(huán)的技術原理，其主要是通過獲取由GPS時鐘和本地時鐘分別發(fā)出的PPIS信號，針對兩個信號產生的相位誤差來實現信號的定位與跟蹤服務。在鎖相環(huán)的基本原理中，本地時鐘是一直在跟隨GPS時鐘的，經過PID算法的精準計算來調節(jié)本地的OCXO，此時兩個時鐘之間的相位誤差會被有效消除，進而達到頻率與相位同步的目的。GPS已經在全球范圍內同步應用，所以GPS的時間是相對而言最為準確的，此時的無線通信系統(tǒng)應用GPS芯片，也就是將本地時間與GPS時鐘時間同步，以達到全網時鐘同步目的，確保無線通信系統(tǒng)的時間同步。

四、結束語

綜上分析可知，芯片技術突破對于無線通信技術具有重要意義。從芯片技術突破在無線通信技術中的應用可以看出，射頻（RF）芯片、數字信號處理器（DSP）芯片、功率放大器芯片、調制解調器芯片以及GPS芯片等技術的突破為無線通信技術的發(fā)展與創(chuàng)新提供新思路和新方向。盡管現在難以從無線通信技術的發(fā)展中看到其對人們生活的重要影響，但技術的創(chuàng)新與發(fā)展無疑為人們創(chuàng)造了更加美好的未來。因此，在研究芯片技術突破對于無線通信技術的意義過程中，人們需要重視進一步探索芯片技術突破在無線通信技術中的具體應用優(yōu)勢與價值。

作者單位：徐權武漢虹信技術服務有限責任公司

參考文獻

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