將WLAN功能集成到終端應(yīng)用之中為系統(tǒng)設(shè)計提出了巨大的挑戰(zhàn)，設(shè)計者必須認(rèn)識WLAN所能實現(xiàn)的功能，并且掌握系統(tǒng)中WLAN的實現(xiàn)方法，才能做出正確的選擇，本文給出了需要考慮的幾個關(guān)鍵因素

手持式設(shè)備中引入WLAN（無線局域網(wǎng)）功能是與很多應(yīng)用領(lǐng)域密切相關(guān)的，例如手機、數(shù)碼相機和打印機等，從而將Internet上豐富的知識和娛樂功能與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的通信能力結(jié)合起來。將WLAN功能有效地集成到終端應(yīng)用之中為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計提出了巨大的挑戰(zhàn)。

清楚的認(rèn)識WLAN所能夠?qū)崿F(xiàn)的功能，并且全面掌握系統(tǒng)中WLAN的實現(xiàn)方法，能夠指導(dǎo)設(shè)計者正確選擇應(yīng)用平臺的解決方案。集成WLAN需要考慮以下幾個主要特征。

成本

采用大膽的設(shè)計策略能夠?qū)⒊杀窘抵磷畹�。先進的光刻工藝能夠減少管芯的尺寸，可以將多個管芯封裝在一起，進一步降低成本和尺寸。通過權(quán)衡片上存儲器容量與卡上存儲容量，同時保持吞吐量指標(biāo)，可以得到最優(yōu)的產(chǎn)品總成本。

性能

速率與頻段的比值可以表征WLAN的性能，但即使大幅度減小無線器件的尺寸也不能以犧牲性能為代價。同樣，人們希望這些小型的WLAN設(shè)備能夠提供較好的QoS特性，以支持嵌入式產(chǎn)品中的音頻、語音或視頻功能，尺寸和功耗的限制不能降低QoS服務(wù)質(zhì)量。

功耗

WLAN設(shè)備的功耗是一個性能指標(biāo)，人們在廣泛關(guān)注設(shè)備功耗的同時常常發(fā)生誤解。很多術(shù)語的說法都缺乏明確性。諸如休眠（sleep）、深度休眠（deep sleep）、打盹（doze）和待機（standby）等術(shù)語常常可以混用。但重要的是，這些術(shù)語的含義和用法在上下文環(huán)境中不會被誤解。

WLAN集成到手持設(shè)備之中不能影響設(shè)備充電之間的時間間隔。這是需要注意的最重要的因素。Conexant公司通過巧妙的結(jié)構(gòu)設(shè)計已經(jīng)解決了這一問題。在Tsleep階段，通過下列幾種方法可以得到功耗明確的設(shè)計結(jié)果。

* 減少存儲器尺寸（在低功耗模式下，存儲器功耗占WLAN芯片組功耗的絕大部分）。
* 降低時鐘速度和使用程度（在休眠模式下，盡可能使用最低的頻率運行代碼，當(dāng)不再使用時，使其休眠）。
* 對于簡單的任務(wù)使用狀態(tài)機（降低主機的時鐘頻率或者使主機休眠）。

根據(jù)設(shè)備的功能需求，可能需要分析特定功能模式下的功耗。例如，僅僅在VoIP上使用WLAN的手持設(shè)備。在這種情況下，你必須針對手持設(shè)備的VoIP編碼器優(yōu)化WLAN協(xié)議，這可以通過U-APSD之類的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)或者私有化的方法來實現(xiàn)。

根據(jù)編碼器的不同，特定應(yīng)用中使用的這類降低功耗技術(shù)可以節(jié)省90%～95%的功耗。表1中列出了其他一些應(yīng)用及其降低功耗的技術(shù)。

表1 其他一些應(yīng)用及其降低功耗的技術(shù)

每種降低功耗的技術(shù)都有一些關(guān)鍵的設(shè)計目標(biāo)，這些技術(shù)都采用一些共同的降低功耗的方法。還有一些在特定模式下需要考慮的因素，例如VoIP模式的高級時序和QoS。

圖1 集成了802.11b/g方案的設(shè)計范例

PSM和VoIP模式下較快的喚醒時間可以縮短總的接收器啟動時間的。喚醒時間越短，接收器被激活的時間越短，從而降低了總的功耗。采用優(yōu)化喚醒時間的WLAN操作比僅僅優(yōu)化開啟時間的方法可以節(jié)省70％的功耗。

在低功耗模式下，除了快速的開啟時間、最小的激活功耗和最小的休眠功耗之外，還有另外一種系統(tǒng)變量。DTIM（Delivery Traffic Indication Message，延遲傳輸指示消息）技術(shù)控制了客戶端從休眠模式下喚醒的頻率，直接影響了PSM模式下的功耗。

尺寸

便攜式嵌入式設(shè)計中面臨的挑戰(zhàn)之一就是如何設(shè)計尺寸小巧的產(chǎn)品。在WLAN芯片組設(shè)計階段就必須注意很多減小WLAN尺寸的問題，這一問題可以分成以下幾個方面：

* 先進的多芯片封裝
* 部件集成
* 共享設(shè)備天線的多種技術(shù)
* 取代PA的FEM（Front end module，前端模塊）（FEM包含PA、開關(guān)和平衡轉(zhuǎn)換器，可能包含也可能不包含阻塞濾波器）

共存性

WLAN設(shè)備必須能夠與其他一些無線通信設(shè)備共存。今后，在一臺手持設(shè)備中包含多種蜂窩技術(shù)、藍(lán)牙和WLAN技術(shù)將是非常普遍的。這就為每種技術(shù)提出了設(shè)計上的難題。

通過使用帶通阻塞濾波器可以實現(xiàn)蜂窩共存。在Conexant公司的方案中，藍(lán)牙和WLAN使用一個天線和阻塞濾波器，同時在WLAN的FEM上設(shè)置一個BT端口。這種方法為兩種無線設(shè)備提供了隔離，被證明是實現(xiàn)共存的一種很有效的方法。當(dāng)接收WLAN報文并且停止另一個接收器降低接收靈敏度時，如果其他發(fā)射器工作，則需要設(shè)置阻塞濾波器。

藍(lán)牙使用802.15.2 PTA（Packet Traffic Arbitration，報文傳輸仲裁）技術(shù)來避免WLAN和藍(lán)牙之間的沖突。使用PTA可以共享一個2.4GHz的天線，從而消除這些技術(shù)之間的干擾。

圖2給出了一個常見的使用了  802.15.2 PTA的藍(lán)牙/WLAN共存和天線共享配置方案。

圖2 無線設(shè)備模塊圖

WLAN主機接口需要兼容嵌入式應(yīng)用中采用的多種標(biāo)準(zhǔn)接口，例如SPI和安全數(shù)字I/O，處理器上這些接口的速度可能成為WLAN設(shè)備實際能夠提供的吞吐量的瓶頸。WLAN設(shè)備能夠提供高達(dá)20Mb/s的吞吐量，但是可能存在一些主機接口上的限制。設(shè)計者必須確保處理器接口能夠提供所需的吞吐量。無論在激活模式下還是在低功耗模式下，主處理器以及它與WLAN設(shè)備的交互都會大大影響平臺的功耗。