|
1 引言 作為中國自主知識產(chǎn)權(quán)的第三代移動通信標(biāo)準(zhǔn)，TD-SCDMA將大規(guī)模建網(wǎng)和商用。并將在較長時間內(nèi)，TD-SCDMA和GSM網(wǎng)絡(luò)共存。因此，需要采用TD-SCDMA/GSM(以下簡稱為TD/GSM)雙模終端，為用戶帶來很大方便，同時也為運營商留住既有客戶，保護(hù)了前期投資。 2 TD-SCDMA/GSM雙模終端分類 TD/GSM雙模終端主要分為兩種：雙模單待自動切換終端和雙模雙待終端。 (1)雙模單待自動終端任何時刻只工作在TD-SCDMA或GSM中的一種模式，和對應(yīng)模式的單模終端一樣收發(fā)數(shù)據(jù);在空閑狀態(tài)下，和電路域和分組域業(yè)務(wù)進(jìn)行過程中，支持自動進(jìn)行兩模式間轉(zhuǎn)換。 (2)雙模雙待終端支持TD-SCDMA和GSM兩種模式共存，同時駐留在不同模式的小區(qū)上，在兩種模式下同時收發(fā)。 3 整體實現(xiàn)架構(gòu) TD/GSM雙模單待自動終端和雙模雙待終端的典型實現(xiàn)架構(gòu)如圖1和圖2所示。其中，圖2所示架構(gòu)既可實現(xiàn)單待又可實現(xiàn)雙待終端。基帶與CPU控制FLASH，USIM和外設(shè)，并與TD-SCDMA和GSM射頻模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通信;外設(shè)包括鍵盤、顯示屏、揚聲器、麥克、USB等;電源管理單元(PMU)對基帶與CPU、射頻模塊和外設(shè)等進(jìn)行電源管理，以降低功耗，延長電源壽命。 圖1 TD/GSM雙模單待自動終端實現(xiàn)架構(gòu) 圖2 TD/GSM雙模終端實現(xiàn)架構(gòu) 雙模單待終端可以使用單天線，而雙待終端則使用雙天線。目前，有的終端廠家使用雙待機的架構(gòu)實現(xiàn)單待終端，雙天線、TD-SCDMA和GSM模式之間基本相互獨立;這種設(shè)計實現(xiàn)的雙模單待和雙待終端基本只有軟件上的區(qū)別。 4 雙模單待終端芯片設(shè)計 GSM和TD-SCDMA都使用時分復(fù)用技術(shù)，GSM每幀長4.615ms，分為長度相等的8個時隙。TD-SCDMA每個子幀長為5ms，分為7個普通時隙和3個特殊時隙。 終端軟件實現(xiàn)中，對幀邊界的辨認(rèn)是通過芯片提供的中斷來定位的。因此，無論支持TD-SCDMA或GSM，芯片都須提供以相應(yīng)幀長為周期的定時中斷。 實現(xiàn)雙模的關(guān)鍵在于，終端駐留在任一模式時，都需定期測量另一模式的鄰小區(qū)相關(guān)參數(shù)，并視需要進(jìn)行小區(qū)重選和切換。終端要在兩模式間做交互、數(shù)據(jù)傳輸和同步，以及根據(jù)其中一模式的狀態(tài)，對另一模式進(jìn)行控制。 4.1 多芯片/多DSP設(shè)計方案 (1)多芯片設(shè)計方案是指在不同芯片上分別實現(xiàn)GSM和TD-SCDMA。基本上相當(dāng)于兩個相對獨立的模式集成到一個終端中。 (2)單芯片多DSP設(shè)計方案使用單個芯片，但芯片中包含多個DSP，分別支持GSM和TD-SCDMA模式，兩個模式的幀中斷在不同DSP上提供，對應(yīng)的軟件也是兩個相互獨立的系統(tǒng)，在各自DSP上單獨運行。 本質(zhì)上，上述兩種設(shè)計是一致的，均保持了兩個模式實現(xiàn)中較強的相對獨立性。 TD-SCDMA射頻前端設(shè)計時選用MAXIM公司的MAX2392和MAX2507芯片解決方案，GSM射頻前端設(shè)計時則選用Silicon公司的Si4212來進(jìn)行設(shè)計。 從圖3單芯片多DSP設(shè)計方案可以看出，芯片包括分別支持GSM和TD-SCDMA模式的DSP。微控制器(MCU/ARM，Micro Controller Unit/Advanced RISC Machines)是芯片的主控單元，通過總線控制和調(diào)度芯片內(nèi)部的多數(shù)模塊協(xié)調(diào)工作。I/O橋連接芯片與外部器件。DSP(Digital Signal Processor)是可編程的數(shù)字信號處理器。負(fù)責(zé)兩個模式DSP分別通過各自的IQ通道ADC/DAC、輔助DAC和射頻控制單元，與兩個模式的射頻分路連接。 圖3 TD/GSM雙模單待單芯片多DSP設(shè)計 GSM和TD-SCDMA定時模塊分析GSM DSP和TD-SCDMA DSP提供的幀信息，分別跟蹤兩個模式信號幀在時間上的變化，分別將兩個模式的定時信息發(fā)送給時鐘發(fā)生器。通過時鐘發(fā)生器生成GSM和TD-SCDMA定時中斷信號，分別提供給GSM和TD-SCDMA的DSP。從圖3可見，GSM和TD-SCDMA模式基本上相互獨立。 睡眠模式是芯片及芯片內(nèi)部各模塊的工作模式或狀態(tài)。進(jìn)入睡眠模式的模塊，其耗電和散熱都大大降低。上述這兩個方案，GSM和TD-SCDMA兩個模式是獨立進(jìn)行睡眠控制的。另一方面，上述的設(shè)計思想都是兩個模式作為獨立模塊分開處理，使用不同的硬件來實現(xiàn)。這就需占用更多芯片面積，且增加了功耗。 4.2 單芯片單DSP設(shè)計方案 從圖4單芯片單DSP設(shè)計方案可以看出，芯片中只設(shè)一塊DSP，同時處理GSM和TD-SCDMA數(shù)字信號，控制兩種模式所使用的硬件加速器，令其可并行工作。從時鐘發(fā)生器引入兩個固定周期產(chǎn)生的中斷，分別是周期為4.615ms的GSM幀定時和周期為5ms的TD-SCDMA幀定時中斷，兩中斷產(chǎn)生的時間位置可獨立調(diào)節(jié)，使用同一晶振分頻產(chǎn)生，用統(tǒng)一的AFC(自動頻偏調(diào)整)進(jìn)行跟蹤。 圖4 TD/GSM雙模單待單芯片單DSP設(shè)計 圖5示出了該設(shè)計的控制方式。GSM和TD-SCDMA中斷預(yù)處理單元分別對各自模式進(jìn)行預(yù)先處理，判斷是否已設(shè)置了需屏蔽某一模式，而實現(xiàn)另一模式單模終端的功能，若如此，則屏蔽該中斷;否則將預(yù)處理結(jié)果傳遞給優(yōu)先級控制單元，這一單元根據(jù)GSM和TD-SCDMA兩模式當(dāng)前狀態(tài)以及各自對DSP處理能力、存儲空間等芯片資源的需求，安排這兩個模式的執(zhí)行次序，以保證兩模式都能獲得足夠的系統(tǒng)資源，并分別輸出控制信息至GSM處理單元和TD-SCDMA處理單元。 圖5 TD/GSM雙模單待單芯片的控制方式 圖6示出了該設(shè)計的睡眠模式雙重確認(rèn)方式。定時檢查單元可位于DSP或者微控制器中，調(diào)度程序以定時啟動檢查。 圖6 TD/GSM雙模單待單芯片的睡眠控制 芯片執(zhí)行睡眠模式之前，需經(jīng)過TD-SCDMA和GSM模式睡眠狀態(tài)判斷、DSP睡眠狀態(tài)判斷和微控制器睡眠狀態(tài)判斷，也就是，當(dāng)所有單元均進(jìn)入了睡眠狀態(tài)后，則整個芯片進(jìn)入睡眠。 4.3 多芯片/多DSP與單DSP方案對比 三種芯片方案各有優(yōu)缺點： (1) 多芯片/多DSP方案的基帶芯片設(shè)計思想相對簡單，用雙模雙待的設(shè)計思想實現(xiàn)雙模單待和雙待終端;設(shè)計上，保持了各模式較大的獨立性，提高了兩種模式間共享硬件資源、集約調(diào)控各單元睡眠狀態(tài)的復(fù)雜度。因此，這類方案需要的硬件資源略高、芯片較大，使耗電和硬件成本有所提高。因此，更適用于實現(xiàn)雙模雙待終端。 (2) 單DSP方案用雙模單待的設(shè)計思想實現(xiàn)雙模單待和雙待終端;對兩種模式處理更加集約化，能夠在兩種模式間更有效地調(diào)度硬件資源，更合理和高效地進(jìn)行睡眠控制，實現(xiàn)更小的芯片面積、更低的耗電和硬件成本;有更廣闊的市場潛力。 5 結(jié)束語 綜上所述，可總結(jié)為： (1) D-SCDMA/GSM雙模終端包括雙模單待自動終端和雙模雙待終端。 (2) 雙模單待自動終端，目前的芯片設(shè)計方案有多芯片方案，單芯片多DSP方案和單芯片單DSP方案等多種設(shè)計實現(xiàn)方式。 (3) 各種設(shè)計方案各有優(yōu)缺點，但單DSP芯片的設(shè)計，能夠提供更低耗電和成本的終端，有更廣闊的市場潛力。 |
