可携式装置的多功能汇聚趋势
对于行动电话、PDA和智能手机等高效能而多功能掌上型产品的需求不断增加，多种技术在掌上或口袋型装置的汇合已经造成和正在推动这股需求，未来此趋势仍将继续。我们最近已看到彩色屏幕和相机出现在这些装置，我们也见到了蓝芽无线耳机的热潮，它们终将免除行动电话耳机和行动电话之间的联机麻烦。显示器的分辨率继续提高，音讯系统的表现越来越好，系统内存容量不断增加，中央处理器的效能也变得更高，这种更强大的硬件和处理能力不但可以促成新应用，例如视讯电话、企业和家庭中的无线网络VoIP应用 (VoIP over WLAN)、高分辨率视讯串流以及高速上网，还能继续提供无通讯死角的行动电话覆盖范围。
众所周知，这类装置的每个子系统体积都必须很小，而且很省电，因此对于随后的每一代产品，如何采纳新技术又不增加体积就成为重要关键；除此之外，每一代产品的电池寿命也必须变得更长。另一个没有那么明显的现象是，随着多种无线技术汇聚至这些掌上型装置，许多全新的电磁干扰问题也会出现。除了缩小体积和减少功耗的要求外，无线子系统的设计还必须能相互容忍，而不是相互损害。这篇文章将深入讨论必须满足那些新需求和挑战，才能发展出效能和功能都很强大的新世代无线掌上型装置。
例如有些新世代掌上型产品会包含全球定位系统、无线网络和蓝芽以及2.5G和3G行动通讯技术，这些装置所使用的频带很容易就会达到五个或六个，但制定这些标准的机构在指定接收需求时，并未假设这些装置会在另外两部或三部发射机的十公分距离内，因此要让这些采用多种无线技术的高整合度掌上型装置正常工作，设计团队必须重新计算发射频谱的功率水准需求和接收机的相邻通道拒斥要求，让掌上型装置的自干扰现象完全消除。
讨论工程细节之前，有必要先回顾在手机上整合多种无线系统的理由。消费者已越来越习惯随身携带行动电话，让他们能随时播出电话和接听电话，这些需求都不会改变，行动电话技术和他们的功能增强也将持续。在所讨论的全部技术当中，行动电话是一种真正的覆盖范围无死角技术。行动电话仍将是促成随时随地都能自动联机的技术，而且这些联机正从语音扩大至网络数据服务。
无线网络快速成长
在三个重要领域里，无线网络技术将继续享有快速的市场成长和普及，它们是家庭、办公室和无线网络上网据点 (hot spot)。无线网络上网据点是使用者密集的地区，例如饭店或机场。无线网络的优点在于它的极高速度和杰出的室内联机能力，这使它成为办公室应用的自然选择。无线网络的服务成本通常不需要每分钟计费，网络传输容量目前则能达到数十个Mbps，未来更将增至数百个Mbps；除了消费者现已习惯的高速数据服务之外，无线网络还会带来高速视讯、视讯会议、音讯和VoIP服务。
蓝芽不但能在这些装置中找到利基，也将是无线耳机的关键促成技术，我们现在看到许多人走动时都会带着这类耳机。除此之外，它也是低速和低功耗装置的理想技术，例如无线键盘和无线鼠标，这类装置不需要很高的频宽；当然，行事历和电子邮件的蓝芽同步传输也将继续存在。
全球定位系统 (GPS) 已不再限于飞机使用，随着GPS子系统的成本降低，这项技术也开始进入手机之中，做为导航辅助以及紧急定位服务，例如E911。
WLAN设计技术问题待克服
利用这些无线系统设计的产品会带来许多问题。每一个系统都有自己的发射频谱特性，也需要为自己量身设计的接收机相邻通道拒斥能力，我们将从无线网络子系统的角度探讨这个问题，并以较简单的IEEE 802.11b (11Mbps) 为范例进行深入分析 – 虽然下个世代的系统将会采用IEEE 802.11g (54Mbps)。
每一种无线子系统的设计哲学都必须符合「不造成损害」以及「强固可靠的抗干扰能力」要求，其中的「不造成损害」是指发射频谱不能造成其它无线系统的通带噪声基准 (noise floor) 大幅增加，由于这些无线系统都在同一部装置内，我们最多只能假设天线之间的隔离度为20 dB。在热噪声基准等于-114 dBm/MHz的情形下，无线网络系统传送至其它装置通带内的功率最好不要超过-94 dBm/MHz；在实际应用中，我们可为这项要求增加某些容忍空间，而不会对其它系统造成严重影响。另一种方法则是限制频带外发射功率，让其它无线系统的灵敏度下降程度不致超过默认值。
802.11b标准规定在频率高于中心频率22 MHz的部份，发射频谱应该比通带内的功率水准还要低50 dB。通带内的最大发射功率通常为12 dBm/MHz，因此上述规定等于要求通带外的功率为-38 dBm/MHz，只不过这与「不造成损害」的要求仍相去甚远。主管单位可能对带外发射功率做进一步限制，但就算增加这些额外规定，也不足以保证会得到适当的效能。这个例子清楚显示无线子系统还需要其它规格要求，才能确保它不会对其它子系统造成损害。
同样地，无线网络子系统必须拥有「强固可靠的抗干扰能力」，这在掌上型装置中有了全新意义。虽然在内建无线网络功能的膝上型计算机里，无线网络子系统与其它无线发射机的距离是数公尺，而非数十公尺，但在掌上型产品中，这个距离将只有几公分。无线网络系统所能容忍的干扰源数目会在0 dBm至30 dBm发射功率范围内与0至1,600 MHz频率范围内改变，下面就列出了几个例子。
根据802.11b标准规定，在接收机中心频率25 MHz以外的部份，相邻通道拒斥率至少必须达到35 dB，但这就是相邻通道拒斥率的所有规定了，例如它对于压缩点 (compression point) 就没有任何规定。除此之外，802.11b标准还规定拒斥率必须与另一个802.11b波形进行测试，虽然这种做法是合情合理，但在某些用途上却不合适；举例而言，若在5公分之外有另一个天线正在进行PCS传输，且其传输功率为30 dBm，那么这项规格就不保证接收机能够正常工作。此时必须加入其它的设计要求，才能确保无线网络、蓝芽和其它无线系统可在这类紧密相邻的环境中工作。
蓝芽与WLAN的共存议题
蓝芽和无线网络在掌上型装置中的共存是特别需要解决的难题之一，这个问题对于掌上型产品尤为困难，原因仍是蓝芽和无线网络天线之间的隔离能力有限，其症结则在于蓝芽和无线网络都是使用2.4 GHz的ISM频带，因此两种系统的设计通常都会包含一种通道预选滤波器 (channel preselect filter)，它会取出整个2.4 GHz频带内的讯号，这使得干扰讯号的拒斥特别困难。虽然如此，仍有多种方法可以解决这个问题，其中之一是使用分时多任务算法，避免不同系统之间的干扰问题；除此之外，可适性跳频技术已成为蓝芽1.2版解决方案的标准功能。不幸的是，就算采用这个加强功能，想要不使用发射功率控制之类的技术就让无线网络和蓝芽并行作业仍很困难。虽然无线网络和蓝芽的共存并不容易，但这个问题已在某种程度获得解决，使用者现在既能同时进行无线网络和蓝芽作业，又不会影响其它的重要应用，例如蓝芽语音功能。
智能型手机、行动电话和PDA对于无线网络装置的相邻信道拒斥能力、发射频谱、体积和功耗都有其独特要求，并不是每一个无线网络子系统都能满足这些环境的效能需求，系统设计人员也必须选择专为这些环境设计的产品，否则最后就无法得到效能令人满意的产品。令人欣慰的是，这些都是能够实现的要求，目前最先进的无线网络系统和PDA参考设计也正在加入这些功能。
对于行动电话、PDA和智能手机等高效能而多功能掌上型产品的需求不断增加，多种技术在掌上或口袋型装置的汇合已经造成和正在推动这股需求，未来此趋势仍将继续。我们最近已看到彩色屏幕和相机出现在这些装置，我们也见到了蓝芽无线耳机的热潮，它们终将免除行动电话耳机和行动电话之间的联机麻烦。显示器的分辨率继续提高，音讯系统的表现越来越好，系统内存容量不断增加，中央处理器的效能也变得更高，这种更强大的硬件和处理能力不但可以促成新应用，例如视讯电话、企业和家庭中的无线网络VoIP应用 (VoIP over WLAN)、高分辨率视讯串流以及高速上网，还能继续提供无通讯死角的行动电话覆盖范围。
众所周知，这类装置的每个子系统体积都必须很小，而且很省电，因此对于随后的每一代产品，如何采纳新技术又不增加体积就成为重要关键；除此之外，每一代产品的电池寿命也必须变得更长。另一个没有那么明显的现象是，随着多种无线技术汇聚至这些掌上型装置，许多全新的电磁干扰问题也会出现。除了缩小体积和减少功耗的要求外，无线子系统的设计还必须能相互容忍，而不是相互损害。这篇文章将深入讨论必须满足那些新需求和挑战，才能发展出效能和功能都很强大的新世代无线掌上型装置。
例如有些新世代掌上型产品会包含全球定位系统、无线网络和蓝芽以及2.5G和3G行动通讯技术，这些装置所使用的频带很容易就会达到五个或六个，但制定这些标准的机构在指定接收需求时，并未假设这些装置会在另外两部或三部发射机的十公分距离内，因此要让这些采用多种无线技术的高整合度掌上型装置正常工作，设计团队必须重新计算发射频谱的功率水准需求和接收机的相邻通道拒斥要求，让掌上型装置的自干扰现象完全消除。
讨论工程细节之前，有必要先回顾在手机上整合多种无线系统的理由。消费者已越来越习惯随身携带行动电话，让他们能随时播出电话和接听电话，这些需求都不会改变，行动电话技术和他们的功能增强也将持续。在所讨论的全部技术当中，行动电话是一种真正的覆盖范围无死角技术。行动电话仍将是促成随时随地都能自动联机的技术，而且这些联机正从语音扩大至网络数据服务。
无线网络快速成长
在三个重要领域里，无线网络技术将继续享有快速的市场成长和普及，它们是家庭、办公室和无线网络上网据点 (hot spot)。无线网络上网据点是使用者密集的地区，例如饭店或机场。无线网络的优点在于它的极高速度和杰出的室内联机能力，这使它成为办公室应用的自然选择。无线网络的服务成本通常不需要每分钟计费，网络传输容量目前则能达到数十个Mbps，未来更将增至数百个Mbps；除了消费者现已习惯的高速数据服务之外，无线网络还会带来高速视讯、视讯会议、音讯和VoIP服务。
蓝芽不但能在这些装置中找到利基，也将是无线耳机的关键促成技术，我们现在看到许多人走动时都会带着这类耳机。除此之外，它也是低速和低功耗装置的理想技术，例如无线键盘和无线鼠标，这类装置不需要很高的频宽；当然，行事历和电子邮件的蓝芽同步传输也将继续存在。
全球定位系统 (GPS) 已不再限于飞机使用，随着GPS子系统的成本降低，这项技术也开始进入手机之中，做为导航辅助以及紧急定位服务，例如E911。
WLAN设计技术问题待克服
利用这些无线系统设计的产品会带来许多问题。每一个系统都有自己的发射频谱特性，也需要为自己量身设计的接收机相邻通道拒斥能力，我们将从无线网络子系统的角度探讨这个问题，并以较简单的IEEE 802.11b (11Mbps) 为范例进行深入分析 – 虽然下个世代的系统将会采用IEEE 802.11g (54Mbps)。
每一种无线子系统的设计哲学都必须符合「不造成损害」以及「强固可靠的抗干扰能力」要求，其中的「不造成损害」是指发射频谱不能造成其它无线系统的通带噪声基准 (noise floor) 大幅增加，由于这些无线系统都在同一部装置内，我们最多只能假设天线之间的隔离度为20 dB。在热噪声基准等于-114 dBm/MHz的情形下，无线网络系统传送至其它装置通带内的功率最好不要超过-94 dBm/MHz；在实际应用中，我们可为这项要求增加某些容忍空间，而不会对其它系统造成严重影响。另一种方法则是限制频带外发射功率，让其它无线系统的灵敏度下降程度不致超过默认值。
802.11b标准规定在频率高于中心频率22 MHz的部份，发射频谱应该比通带内的功率水准还要低50 dB。通带内的最大发射功率通常为12 dBm/MHz，因此上述规定等于要求通带外的功率为-38 dBm/MHz，只不过这与「不造成损害」的要求仍相去甚远。主管单位可能对带外发射功率做进一步限制，但就算增加这些额外规定，也不足以保证会得到适当的效能。这个例子清楚显示无线子系统还需要其它规格要求，才能确保它不会对其它子系统造成损害。
同样地，无线网络子系统必须拥有「强固可靠的抗干扰能力」，这在掌上型装置中有了全新意义。虽然在内建无线网络功能的膝上型计算机里，无线网络子系统与其它无线发射机的距离是数公尺，而非数十公尺，但在掌上型产品中，这个距离将只有几公分。无线网络系统所能容忍的干扰源数目会在0 dBm至30 dBm发射功率范围内与0至1,600 MHz频率范围内改变，下面就列出了几个例子。
根据802.11b标准规定，在接收机中心频率25 MHz以外的部份，相邻通道拒斥率至少必须达到35 dB，但这就是相邻通道拒斥率的所有规定了，例如它对于压缩点 (compression point) 就没有任何规定。除此之外，802.11b标准还规定拒斥率必须与另一个802.11b波形进行测试，虽然这种做法是合情合理，但在某些用途上却不合适；举例而言，若在5公分之外有另一个天线正在进行PCS传输，且其传输功率为30 dBm，那么这项规格就不保证接收机能够正常工作。此时必须加入其它的设计要求，才能确保无线网络、蓝芽和其它无线系统可在这类紧密相邻的环境中工作。
蓝芽与WLAN的共存议题
蓝芽和无线网络在掌上型装置中的共存是特别需要解决的难题之一，这个问题对于掌上型产品尤为困难，原因仍是蓝芽和无线网络天线之间的隔离能力有限，其症结则在于蓝芽和无线网络都是使用2.4 GHz的ISM频带，因此两种系统的设计通常都会包含一种通道预选滤波器 (channel preselect filter)，它会取出整个2.4 GHz频带内的讯号，这使得干扰讯号的拒斥特别困难。虽然如此，仍有多种方法可以解决这个问题，其中之一是使用分时多任务算法，避免不同系统之间的干扰问题；除此之外，可适性跳频技术已成为蓝芽1.2版解决方案的标准功能。不幸的是，就算采用这个加强功能，想要不使用发射功率控制之类的技术就让无线网络和蓝芽并行作业仍很困难。虽然无线网络和蓝芽的共存并不容易，但这个问题已在某种程度获得解决，使用者现在既能同时进行无线网络和蓝芽作业，又不会影响其它的重要应用，例如蓝芽语音功能。
智能型手机、行动电话和PDA对于无线网络装置的相邻信道拒斥能力、发射频谱、体积和功耗都有其独特要求，并不是每一个无线网络子系统都能满足这些环境的效能需求，系统设计人员也必须选择专为这些环境设计的产品，否则最后就无法得到效能令人满意的产品。令人欣慰的是，这些都是能够实现的要求，目前最先进的无线网络系统和PDA参考设计也正在加入这些功能。
