芯片技術(shù)突破對于無線通信技術(shù)的意義

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

關(guān)鍵詞：芯片技術(shù)；突破；無線通信技術(shù)；意義

一、引言

無線通信技術(shù)是一種信息交換的通信方式。無線通信技術(shù)從80年代開始研發(fā)，發(fā)展至今，給人們的生產(chǎn)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?shù)囊笤絹碓礁撸M(jìn)一步推動了無線通信技術(shù)的迅猛發(fā)展。其中，芯片技術(shù)突破對于無線通信技術(shù)而言更具時代意義和現(xiàn)實(shí)意義?？v觀歷史，當(dāng)新的通信技術(shù)升級時，芯片技術(shù)也會隨之突破；反之，當(dāng)芯片技術(shù)獲得突破時，無線通信技術(shù)也迎來新的發(fā)展與挑戰(zhàn)。因此，研究芯片技術(shù)突破對于無線通信技術(shù)的意義很有必要。

二、芯片技術(shù)突破對于無線通信技術(shù)的意義

無線通信技術(shù)是一種可以利用電磁波信號進(jìn)行信息傳遞與傳播的通信方式，最為常見的無線通信技術(shù)有遠(yuǎn)距離無線傳輸技術(shù)和近距離無線通信技術(shù)兩種。其中，遠(yuǎn)距離無線傳輸技術(shù)包括以下幾種：

1.GPRS/CDMA無線通信技術(shù)，前者是中國移動開發(fā)運(yùn)營的一種基于GSM通信系統(tǒng)的無線分組交換技術(shù)，其優(yōu)勢在于可將數(shù)據(jù)分裝成一個個獨(dú)立的包，再將這些包一個個傳送出去，可以實(shí)現(xiàn)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(yùn)行的一種基于碼分技術(shù)和多址技術(shù)的新的無線通信系統(tǒng)，其原理是擴(kuò)頻技術(shù)。

2.數(shù)傳電臺通信，其最大的特點(diǎn)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(lǐng)域中的應(yīng)用價值很高。

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

4.無線網(wǎng)橋，是無線射頻技術(shù)和傳統(tǒng)的有線網(wǎng)橋技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。

5.衛(wèi)星通信，即以人造地球衛(wèi)星為中繼站實(shí)現(xiàn)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(jìn)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(shù)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(shù)。

2.藍(lán)牙技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)或者是一點(diǎn)對多點(diǎn)的無線數(shù)據(jù)和聲音傳輸。

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

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

5.NFC技術(shù)，是一種新的近距離無線通信技術(shù)。

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

三、芯片技術(shù)突破在無線通信技術(shù)中的應(yīng)用

（一）射頻（RF）芯片

射頻（RF）芯片在無線通信技術(shù)中的應(yīng)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(diào)制解調(diào)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(shù)主要在藍(lán)牙、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化以及下一代WLAN等無線通信技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用。從技術(shù)應(yīng)用角度分析，射頻（RF）芯片技術(shù)在無線通信領(lǐng)域具有不可替代作用。

首先，以藍(lán)牙射頻技術(shù)為例進(jìn)行射頻（RF）芯片技術(shù)突破在無線通信技術(shù)中應(yīng)用分析，藍(lán)牙無線技術(shù)原理是增加帶寬、擴(kuò)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(lán)牙的無線數(shù)據(jù)傳輸功能會更加強(qiáng)大和可靠。

從表1的數(shù)據(jù)信息中可以看出，藍(lán)牙系統(tǒng)對于頻率、頻段都有相關(guān)規(guī)定，只有在滿足規(guī)定要求的情況下，才能夠確保藍(lán)牙射頻技術(shù)發(fā)揮作用，并達(dá)到應(yīng)用目的。

其次，以WLAN射頻技術(shù)為例進(jìn)行應(yīng)用分析可知，在第一代的WLAN射頻技術(shù)應(yīng)用過程中，當(dāng)用戶的密度發(fā)生一些變化時，反應(yīng)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(fù)載增大，影響了信息傳遞速度和質(zhì)量。在最新一代的WLAN射頻技術(shù)應(yīng)用過程中，實(shí)現(xiàn)了信息的自動接入和自動調(diào)整功能。例如，當(dāng)某一個信息接入點(diǎn)發(fā)生問題，處于失效狀態(tài)，那么系統(tǒng)會自動調(diào)整選取下一個接入點(diǎn)完成信息傳遞，此時網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性增強(qiáng)，負(fù)載更輕松。

最后，以超寬帶（UWB）無線技術(shù)為例進(jìn)行應(yīng)用分析，隨著芯片技術(shù)的成功突破，信息傳輸速度進(jìn)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(zhì)多媒體內(nèi)容的首選傳輸技術(shù)。

（二）數(shù)字信號處理器（DSP）芯片

數(shù)字信號處理器（DSP）芯片在無線通信技術(shù)中的應(yīng)用價值主要是處理數(shù)字信號、音頻信號、視頻編解碼、濾波以及信號調(diào)整等。數(shù)字信號處理器隨著電子技術(shù)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(diǎn)，也兼具高效的數(shù)字信號處理運(yùn)算能力。數(shù)字信號處理器（DSP）芯片有以下特點(diǎn)：零消耗循環(huán)控制、執(zhí)行時間的可預(yù)測性以及硬件乘法累加操作等。由以上特點(diǎn)的淺顯分析中可以發(fā)現(xiàn)，數(shù)字信號處理器（DSP）芯片的結(jié)構(gòu)與指令更多是針對信號的處理設(shè)計(jì)和開發(fā)的，評價此芯片的應(yīng)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(yīng)用價值不高。近年來，由于數(shù)字信號處理器（DSP）芯片的性能受傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(jīng)取得一定成功的提高方法有兩個，一是提高操作數(shù)量，此時的數(shù)量主要是指指令執(zhí)行操作的數(shù)量要提高；二是提高指令數(shù)量，此時的數(shù)量主要是指每個指令在一個周期內(nèi)執(zhí)行時的指令數(shù)量。以上兩種提高方法的并行，衍生出多種的數(shù)字信號處理器新結(jié)構(gòu)，使得芯片技術(shù)獲得突破。

總之，數(shù)字信號處理器（DSP）芯片在無線通信技術(shù)中的應(yīng)用是非常廣泛的，并且以穩(wěn)定性好、功能強(qiáng)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(shù)的突破性發(fā)展，無線通信技術(shù)也將迎來新的發(fā)展機(jī)遇，并為數(shù)字化發(fā)展奠定扎實(shí)基礎(chǔ)。

（三）功率放大器芯片

芯片在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用范圍越來越廣泛，并且已經(jīng)占據(jù)重要技術(shù)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(rèn)知是手機(jī)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(shù)應(yīng)用中也多集中在播放設(shè)備部分，也可以說是這類具有播放功能設(shè)備的“心臟”。若功率放大器芯片的質(zhì)量非常好，那么其播放設(shè)備的音質(zhì)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(diǎn)是將信號源的微弱電信號放大，處理以后，再經(jīng)過驅(qū)動揚(yáng)聲器來發(fā)出聲音。功率放大器芯片也形象地稱之為“擴(kuò)音機(jī)”，在音響設(shè)備中最為常見。在現(xiàn)實(shí)生活中，芯片的存在價值和意義越來越廣泛，已經(jīng)與人們的現(xiàn)實(shí)生活產(chǎn)生密切聯(lián)系，所以功率放大器芯片的研發(fā)機(jī)構(gòu)也在不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新與突破，通過提高芯片技術(shù)實(shí)力，以滿足各行業(yè)的不同需求以及無線通信技術(shù)發(fā)展需求。從表2中的數(shù)據(jù)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(shí)際應(yīng)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(shù)中的應(yīng)用價值極高，其是播放設(shè)備的核心基礎(chǔ)且不可替代。因此，當(dāng)此技術(shù)取得突破性進(jìn)展時，其對無線通信技術(shù)起到的作用價值也是無限的。

（四）調(diào)制解調(diào)器芯片

調(diào)制解調(diào)器芯片的主要功能是實(shí)現(xiàn)無線信號的調(diào)制解調(diào)功能，包括調(diào)制解調(diào)算法和相關(guān)模塊。什么是調(diào)制解調(diào)器？簡單而言，就是用基帶信號對載波信號進(jìn)行幾個量或者參量的變化控制，使經(jīng)過調(diào)制的信號可以順利傳輸出去，解調(diào)則是相反操作，以一定的方法將被調(diào)制的信號進(jìn)行參量變化，由此恢復(fù)成最初的基帶信號。在無線通信技術(shù)中，調(diào)制解調(diào)器芯片的存在價值是不可替代的，是信號傳輸?shù)闹匾h(huán)節(jié)之一。之所以需要在無線通信技術(shù)中應(yīng)用調(diào)制解調(diào)器芯片，其目的是將需要被傳輸?shù)臄?shù)字信號或者是模擬信號進(jìn)行調(diào)制，變成適用于某一信道傳輸?shù)男盘?。簡而言之，就是將基帶信號變成一個相對而言更好傳輸?shù)膸ㄐ盘?，此時這個信號會被稱之為已調(diào)信號，被調(diào)節(jié)的基帶信號會被稱之為調(diào)制信號。調(diào)制解調(diào)器處于通信系統(tǒng)的發(fā)端，接收端需要將已經(jīng)經(jīng)過解調(diào)的信號還原為需要被傳輸?shù)脑夹盘?，?dāng)基帶信號經(jīng)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(diào)。

從圖1和圖2顯示的信息中可以看出信號的具體調(diào)制和解調(diào)流程，進(jìn)而對應(yīng)用在無線通信技術(shù)中的調(diào)制解調(diào)器芯片的作用有一個較為清晰地認(rèn)知：計(jì)算機(jī)內(nèi)部使用的信號是“數(shù)字信號”，經(jīng)過電話線傳遞出的信號是“模擬信號”，當(dāng)信號被發(fā)送出來時，芯片可以進(jìn)行信號快速的調(diào)制和解調(diào)，有助于信號的快速不失真?zhèn)鬏敗?/p>

總之，調(diào)制解調(diào)器芯片在無線通信技術(shù)中的應(yīng)用效能是不容忽視的，技術(shù)人員需要重視繼續(xù)研發(fā)調(diào)制解調(diào)器芯片技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，提高無線通信技術(shù)。

（五）GPS芯片

GPS芯片在無線通信技術(shù)中的應(yīng)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(dǎo)航功能，提供精準(zhǔn)的地理位置信息。從GPS的應(yīng)用范圍中可以看出，其最大的優(yōu)勢特點(diǎn)是定位精度高，在50千米的范圍內(nèi)進(jìn)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(yīng)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(yīng)用普及化，不僅在導(dǎo)航裝置領(lǐng)域有非常顯著的發(fā)展，在其他行業(yè)領(lǐng)域也迎來發(fā)展機(jī)遇。從2007年開始至今，GPS芯片應(yīng)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(jié)合，比如智能手機(jī)、平板電腦等。GPS芯片技術(shù)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(shù)整合，在移動通信市場有了突飛發(fā)展。此外，GPS芯片的技術(shù)性能也發(fā)生了技術(shù)性改革創(chuàng)新，已經(jīng)開始應(yīng)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(shù)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(chǎn)生的相位誤差來實(shí)現(xiàn)信號的定位與跟蹤服務(wù)。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(jīng)過PID算法的精準(zhǔn)計(jì)算來調(diào)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(jìn)而達(dá)到頻率與相位同步的目的。GPS已經(jīng)在全球范圍內(nèi)同步應(yīng)用，所以GPS的時間是相對而言最為準(zhǔn)確的，此時的無線通信系統(tǒng)應(yīng)用GPS芯片，也就是將本地時間與GPS時鐘時間同步，以達(dá)到全網(wǎng)時鐘同步目的，確保無線通信系統(tǒng)的時間同步。

四、結(jié)束語

綜上分析可知，芯片技術(shù)突破對于無線通信技術(shù)具有重要意義。從芯片技術(shù)突破在無線通信技術(shù)中的應(yīng)用可以看出，射頻（RF）芯片、數(shù)字信號處理器（DSP）芯片、功率放大器芯片、調(diào)制解調(diào)器芯片以及GPS芯片等技術(shù)的突破為無線通信技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新提供新思路和新方向。盡管現(xiàn)在難以從無線通信技術(shù)的發(fā)展中看到其對人們生活的重要影響，但技術(shù)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(shù)突破對于無線通信技術(shù)的意義過程中，人們需要重視進(jìn)一步探索芯片技術(shù)突破在無線通信技術(shù)中的具體應(yīng)用優(yōu)勢與價值。

作者單位：徐權(quán)武漢虹信技術(shù)服務(wù)有限責(zé)任公司

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