整体而言，行动服务产业供应链在2／2.5G时代已面临了「平均用户贡献度」（Average Revenue Per User；ARPU）下降的局面。他们的因应措施是积极地鼓励用户利用手机消费更多样的服务，而不只是基本的通话功能。

很幸运地，3G的频宽让许多高价值的服务得以在现阶段落实，让服务供应业者能从音乐档案的分享、游戏下载及视讯串流等功能中创造营收。但是要将这些必要的功能整合在目前一般手机的架构中将面临重大挑战，特别是在多种音讯的操控、噪音抑制及电源管理上。这些新型态服务的成功，同时也需要手机设计师能在音讯播放的性能上取得跳跃性的成长。

推升音讯的传真度

为了确保市场能接受新兴的无线多媒体服务，更大音量及更强力的扬声系统是必要的配备，如此才能针对诸如「视讯快餐（video snacking）」及行动电视等服务提供更好的扩音器运作。透过耳机的高传真音讯也是必要的，无论是针对个人听音乐的需求，或是在语音通话时的附加功能，例如卡拉OK等。然而，一般行动手机的体积轻薄短小，使其在一开始并未考虑如何摆放可提供高传真音讯性能的装置。

现在扩音器的改善已受到关注，最近所推出的高输出喇叭已能提供较佳的音讯品质，然而这些喇叭的高供电电压需求，与手机其他部分所需的较低操作电压势必产生冲突，因此设计师必须在其他的数位逻辑和类比轨之外再提供高供电电压。

操控多重音讯串流

在一支现代手机中，若要整合各种通话性能和先进的音乐功能，结果便是创造出各种音讯串流，其中包含许多的数位格式和类比性能。要让这些不同的信号没有干扰地并存，则是一项非常艰巨的挑战。而强大、弹性的混合能力也是必须的，如此才能支援先进的娱乐功能，例如语音通话中的音乐播放功能，或是各种的卡拉OK选项。

多媒体手机的设计也需要弹性的数位音讯取样和更强大的处理能力，以实现高传真音质的音讯录制和播放性能。为了在透过喇叭、耳机播放时能将信号最佳化，并能执行许多音讯效果及精密的音讯处理，包括多频带等化器或是3D音效等将成为必要。例如，多频等化器能被自动调整为爵士、古典音乐或是摇滚乐设定，这些都是针对特定型态，经过预先计算以达到最逼真的效果。或者是透过耳机或喇叭聆听时，藉由调整滤波器以配合转换器（transducer）的特性，设计师可以补偿某些因为手机的狭小空间和相对受限的喇叭响应所造成的缺点。

电源管理

尽管多媒体手机提供许多附加功能，但是使用者将不会接受电池寿命的缩短。在语音通话时，由于RF级将​​继续扮演电力消耗的大户，因此精密的音讯功能将在仅消耗少量电力的情况下执行，特别是如果能设计出一套良好的电源管理策略的话。

例如，信号路径的谨慎设计和操作，便能严密控制电路的各个部分在没有必要时的运作。以语音备忘操作为例，由于此功能仅需基本的单声道音效，因此运作一个A​​DC即可，便可省下立体音讯链中两个DAC和DSP会耗费的电力。在语音通话中，可以降低取样率以减少电力，且不会导致音质产生任何明显的下降。更复杂的省电技术可能还包括减少类比偏压等级，如此才能在音讯输出和功耗间达到最佳的平衡。

针对行动多媒体设计的整合音源集中装置

因此，手机设计工程师必须克服这种种的挑战，包括如何在极小的物理空间一一满足喇叭驱动、信号处理、杂讯表现和电源管理的需求，而更棘手的则是必须符合行动市场的特性，亦即极度压缩的设计周期。更大程度的整合，提供更复杂的音讯功能，这都是当前被迫切需要的。

整合型的基频晶片包含了混合信号语音CODEC（vocoder；声码器）类比前端，以及低功耗DSP，负责执行声道编码和压缩/解压缩演算法，如此能降低空中介面的取样速率，此已能支援2G／2.5G网路中基本的语音通话。为了能进一步提供下一代多媒体服务所需的高音质，手机的发展方向必须更强调音讯处理，提升真正的立体音讯CODEC的处理能力，并具备更强大的DSP，以提供更佳的音讯效果和更具弹性的喇叭输出。

这些要求推动了高阶音讯设计技术和混合信号架构的进步，造就了整合型的手机音源集中装置，以支援各种数位特性，包括强化的3D环绕音响能力、多频道等化器、自动等级控制，以及动态曲线产生器（bass boost）等。例如Wolfson的WM8983立体音讯CODEC便能以24位元高序位等级多倍取样ADC和高传真DAC执行这些功能集，并能执行额外的数位应用滤波功能，例如风切杂讯滤波器（wind noise filters）和可程式IIR滤波器，以及陷波滤波器，能消除特定频率中的杂讯。不用软体，改用专门的硬体来执行数位处理程序，能减少对于装置中的多媒体主处理器的依赖，如此对于成本、记忆体需求和功耗的节省都有所助益。

《图一 WM8983的功能区块图表》 - BigPic:849x509

此种应用导向让新兴的使用情境得到更进一步的支援，例如在通话时播放音乐，让受话方能同时听到音乐和发话者的语音，或是在使用一般的手机功能时能继续聆听MP3或FM收音机。其他能吸引音乐手机使用者的功能还包括在通话时进行卡拉OK，此针对耳机播放和I2S格式录音提供优异的混合能力，让卡拉OK档案能透过MMS或电子邮件分享。弹性的数位和类比介面能经由诸如WM8983的装置付诸实现，藉由让合成内容（例如铃声及midi档案）与音讯或语音以不同的取样速率加以混合，如此将能提供更多的功能。

整合能降低功耗

支援弹性的多媒体功能所需的众多信号路径，提供了一个很好的机会，让设计工程师能执行多种的省电模式，可以关闭未被使用的电路部分，并调整类比偏压和数位信号等级，以达到在最省电的情况下呈现最佳的音质。将CODEC、混合和信号处理功能并存于单一、整合型的集中装置中，让设计师能够更快速及更容易地设计省电模式。举例来说，相较于使用软体来进行一般调整操作的离散式解决方案，显然是省事多了。自动降低信号等级，例如铃声信号路径的数位电压摆幅，或是通话时的数位偏压等级(如前文所述)皆能以极简单的方式完成，且能在不牺牲铃声播放或声音品质的情况下大幅降低耗电。这些模式大部分的操作都能让使用者一目了然。

《图二 WM8983的信号路径》 - BigPic:822x656

最佳化音质

WM8983能执行3D处理和五频道等化器，提供不只是软体能调整的等级，还包括频谱范围。这提供给设计师许多选项，以达到最佳化喇叭输出，特别是在以高音质播放特殊音效时。例如，能让使用者针对特定的音乐类型自行选择不同的设定。经由软体控制调整等化器亦能提供其他的效果。如果有必要，此部分可让使用者了解。Wolfson也提供一种能精确模拟的工具，此工具能让设计师在考虑手机体积及形状、喇叭尺寸和驱动器设计，以及人耳反应的优先顺序时，能够快速地求取最佳化。

针对高输出喇叭，若要驱动像是BTL类的驱动器，一个8-阻抗的BTL喇叭可能需要1W的电力，以达到在高音量时的高传真音质，其所需的电力分别来自数位逻辑和类比信号电压。事实上，WM8983提供2.5V至3.3V的类比供电电压，以及数位核心低至1.71V的供电电压。针对高音量音讯输出，如果提供给BTL喇叭驱动装置一个独立的5V电源，则至少需要三个不同的供电电压。藉由让高类比讯号及供电等级,和其他的类比供电及信号并存于相同的晶片上,WM8983的混合信号技术能让等级调整电路的需求不再存在。

杂讯性能

然而，在同一晶片上整合不同的数位和混合信号功能，将会导致许多潜在的杂讯和串音的问题。因此，保护​​敏感的类比音讯电路不受杂讯干扰已不再是电路设计师的责任，而是改由晶片设计师来承担。 。

在WM8983中，整合的喇叭和麦克风驱动器也能改善杂讯。将高阶音讯设计原则应用于多媒体手机CODEC的设计上，亦能提供极低的杂讯麦克风偏压特性，以达到极佳的录音品质。对于手机而言，这是一个非常特别的功能，能潜在地吸引新的使用族群。现有的IP将能在合理的成本下，以极有效率的方式再进一步利用，以支援此类的先进功能。因此设计师能提供特殊及强力的差异化功能，并有潜力能开创新的使用途径，进而为整个行动产业供应链创造其他的获利机会。

结语

应用导向设计的重要性，以及混合信号设计师的技术，能让类比、数位和电源管理电路在晶片上和平共存，这更突显了音质、功耗和杂讯性能之间具有高度的相互影响性。而目前正逐渐崭露头角的整合型音讯架构将不再让多媒体手机的设计师在妥协中孤军奋战。

…本文作者为 Wolfson技术行销工程师…