功耗问题可能妨碍便携式产品的“智能”未来

在两年的时间段中，我们的预测相当准确――大多数大的趋势是比较容易跟踪的。困难的部分是如何在竞争爆发之前反应足够快速得以占据一片市场。5年后，预测开始不那么准确了，但还颇有用。但对于10年后的市场，我们就只能靠想像来编造故事了。

然而，这些训练促使我们去思考，真正突破我们的极限，各种创新概念正是源于此而产生。仅仅回溯10年，和现在的电子行业相比较。今天，大多数产品是不可预测的。有任何人预见了MP3播放器和音乐下载、BlackBerry电子邮件设备、价格合理的数字照相手机、卫星无线电以及数百万美元的??业务吗？而且，请勿忘记，我们企业收入的大部分来源于最新的产品。因此，我们有必要知道接下来的发展将会是什么。

一些预测

首先，手机将(可能已经)变成电子世界的中心。电视和PC机的出现主宰了20世纪。今天乃至未来，焦点在通信和消费电子上。手机业已成为我们的忠实伴侣。它已发展为一种不可或缺的设备，除了定位服务、电邮、短信和互联网接入(图1)外，还提供给我们诸如电视和音频等娱乐。

其次，软件定义无线电(SDR)将成为大部分无线设备的架构选择。SDR已开始越来越多地被采用在手机、基站和双向无线电中(详情请见www.sdrforum.com)。随着模拟数字转换器(ADC)的加速发展，我们能够数字化信号链初期的信号，再进行滤波、转换、调制、解调以及DSP中的其它功能。商用模拟-数字转换器的采样率可达400 Mbit/秒，并在继续提高当中。不过事先需要一个模拟降频转换器。

一家纽约公司Hypres提出了一种新方案，用低温冷却ADC和DSP来建立著名的良好工作在千兆赫兹频率范围的全数字无线电(All Digital radio) (www.hypres.com)。因此我们越来越接近那种天线插座是ADC输入端(图2)的理想SDR。SDR已经在军方的联合战术无线电系统(Joint Tactical Radio System，JTRS)找到用武之地，最近开始用于手机基站。

此外，感知无线电(Cognitive Radio)将与SDR相结合建立自适应通用智能无线电(adaptable universal smart radio)。感知无线电可以是能够感测其环境(比如无线电频谱和附近的信号源)的任何无线电。它能够学习周遭环境并自动适应。这也许不仅意味着频移，也意味着空中接口和无线协议的彻底改变。由于最近FCC的批准，未来的感知无线电将能节省和复用频谱空间。它们也将能够在需要时下载新的配置。JTRS军用无线电将是这些感知功能的第一位受益者，下一步将是通过手机应用进入民用的政府/公众服务无线电领域。

还有，无论相信与否，4G都可能在3G之前出现。简言之，3G正在垂死挣扎中。即使有SDR和感知无线电通力相助，3G也避免不了停滞不前的命运。在美国尤为如是，因为运营商们似乎满足于cdma2000 and GSM/GPRS/EDGE的快速版本。新基础设施的高昂成本与手机数量的缺乏也是原因。虽然HSDPA 将给UTMS/3GPP WCDMA 3G打一剂强心针，但可能OFDM 4G 标准才是下一个大飞跃。另外，凭借VoIP Wi-Fi 和WiMAX手机的潜能，4G不是更有机会吗？

天线也将继续愈发智能化，比如多输入/输出(MIMO)和用于手机系统及无线局域网的聚束天线(beam-forming antenna)即是实例。进一步的发展将使空分多址(Space Division Multiple Access，SDMA)更加实用。不过，由于天线本身具有共振，故天线生产商需要设法创建带宽更宽的定向天线。超宽带(UWB)开发商对此有所了解，无疑天线领域将以创新性设计和自动片上调谐/匹配电路来解决这个问题，使SDR和感知无线电更具实用性。

还有一种趋势是希望定位服务出现。既然手机具有自己的无线紧急服务标准E911以及定位能力，运营商将开始测试并增加各种定位服务。对未来的大部分应用来说，定位能力将是至关重要的，不过这些应用尚未成熟。

同时，视频将成为下一个流行的手机功能。现在，它正以有限的形式出现。但对多媒体手机架构的改进以及运营商推出的创新服务将很快就能让我们在候机室、海滩等任何地方用手机收看电视（但希望不要在车上）。更大的彩屏和更多的多媒体选项功能也将变得很普遍。

尚待克服的不足

另一方面，语音识别将再一次不会成功。这项技术已有提高，但不足以通用。无疑它在手机上很实用，不过对普通用户而言仍然太不成熟太复杂。即使如此，这方面的努力仍将继续。

正交频分复用(OFDM)将被到处使用。我们都曾以为扩频是最终技术，但随着富竞争性的宽带无线技术的到来，哇！感谢经改良的低成本DSP，OFDM正使用在每一个无线产品中，手机除外。但无疑任何4G系统都将采用它。

关于无线技术无处不在的情况如何？手机将继续增长。甚至更换市场(replacement market)也将通过象MP3播放器、电视、定位服务和利用感知SDR可能实现的无缝全球漫游这些新功能得以繁荣发展。

此外，无线技术将延伸到局域网LAN以外的更多应用领域。根据IEEE 标准 802.11n的最新版本，LAN将继续获得100 到250 Mbit/秒的速度。无线宽带如WiMAX将在宽带服务和回程(back-haul)业务市场开拓出自己的疆土。WiMAX (802.16e)最终也将作为一个良好的长距离移动服务，因为IEEE 802.20移动标准似乎就是沉船于此处的。

短程的工业/科学/医学(ISM)和蓝牙无线电将继续迅猛发展。ZigBee将用于实用价廉的远程监测与控制。它也将使无线网格传感器网络(wireless mesh sensor network)成为现实。无线技术将通过UWB入户，或通过802.11n实现互联网电视、DVR、DVD、大屏幕HDTV等等。

膝上型电脑将稳步前进，PDA则渐渐衰落。事实上，现在膝上型电脑比台式电脑卖得更好。

希望利用无线能力(比如Wi-Fi和WiMAX甚至先进的手机技术，可能代替3G 的4G)的增加继续这种趋势。一些手机象Black-Berry和Palm Handspring Treo都已经吸收了PDA的功能。

但电池技术无法跟上技术的发展步伐。电池能量控制着移动/便携式领域的发展。随着在我们的便携式设备上各种功能附件的日益增多，功耗也越来越大，使用时间越来越短。这一问题正在从几个方向予以解决。

芯片公司正在降低手机芯片的功耗，推出更好的功率管理芯片和方案。一些更好的电池，比如锂电池已经取得成功。可是如果发展趋势继续是增加象更大彩屏上的视频以及硬盘这样的高功率附件的话――尚不用提及SDR和感知无线电中DSP的电流泄漏――我们迟早会碰壁。至今唯有通过电化学能够制作电池。锂电池的最新版本很棒，但除此之外没有什么更好的东西了。

答案之一可能是燃料电池。事实上，这些东西已经使用数十年了。尽管有了一些进步，但它们依然过于庞大昂贵，而且对大部分便携式设备来说不成熟。新的较小的甲醇充电燃料电池很有前途。不幸的是，它们仍很大，而且对它们进行充电的代价比重新替换还要大。继续发展会有助于问题的解决，但在短期内不要期望大的突破。

准备好在电池的使用时间和各种炫目的附件中做出取舍。我们所需要的是强调杜邦公司过去的口号：“通过化工，我们能获得更好的生活。”

21世纪的无线电

我们期待数字广播无线电的增长。Sirius公司和 XM公司的卫星无线电已经存在一段时间了，而且用户的数目在不断增加。越来越多的卫星数字无线电被安装在汽车里，用于海滩的完全便携式模型也已可用。到处都能订购到卫星无线电。这两种服务提供超过100个频道的音乐、体育、新闻及谈话节目，每个人都可以找到自己喜欢的内容。

高清无线电也已推出。即使比卫星无线电更少为人知，但这种AM和FM无线电标准的新版本目前在大多数州都能买到。这些新系统通过压缩和数字调制来把CD品质的音频内容压入到现有的AM 和 FM频道中。

售后市场汽车无线电也可获得。汽车制造商最后将四处兜售HD无线电。有希望的是，便携式单元将紧跟着面世。这些新的无线电选择可以提供更高的质量、更小的噪声和衰减，以及数据服务！醒一醒，伙计们，这玩意儿就在这！

最后一点：对新技术的采纳总是需要花费比我们想象的更多的时间。事实上，实现上述功能的大部分技术目前在已可获得。影响发展和采纳的主要因素是经济、文化、社会、规章制度以及驱动标准。比最长宣传时间再多上两到三年，就能够得以全面实现了。

作者：Louis E. Frenzel