下一代无线终端的体系结构.doc

下一代无线终端的体系结构 本文关键字: 　无线通信　 　　中国已经成为移动终端的最大市场，但还有相当多的人没有选择无线服务，因此预期市场会继续增长。市场的增长会有两种推动力：首先，很大一部分尤其是农村用户将从开发低成本手机中获益。这些入门级的手机主要用来通话，虽然功能有限，但是会使更多的人从移动电话中得到好处。实际上，在一些有线通信服务受限制的地区，很多潜在的用户会选择移动服务来代替有线服务。另外，一旦3G许可证发放给运营商，在这些新的高速率网络中就会出现新的服务，驱使现有的移动用户来升级他们的手机以便利用这些新的服务。 同样需要注意的是，全世界30%以上的手机目前是在中国制造的，国内制造商已经占领了相当大的市场份额。这些制造商的进一步发展将来自于继续扩展国内的市场，以及增加对海外市场的出口。为了适应市场条件的变化以及消费者对新功能和多频段、多模式操作手机的需求，就需要降低成本和缩短开发新产品的时间。为了满足对这种需求的支持，芯片供应商经常提供参考设计以使手持产品的快速开发。一种典型的3G手机的参考设计如图1所示。 图1 ADI公司为TD-SCDMA手机开发的SoftFone-LCR参考设计 无线手持设备的一个发展趋势是在强调全球通用性、尺寸和功耗、易生产和易升级的同时，还要包含一系列用户设备(UE)的功能，如电话、PDA、高级音频和视频服务以及许多新的构想。对于新一代手机，显然需要支持多模和不同空中接口操作。例如，在一个手机内必须同时存在GSM/GPRS和TD-SCDMA调制解调器。另外，我们经常会面对多种移动通信标准和无线连接标准共存的情况，例如Wi-Fi、UMA、Bluetooth，这些标准正逐渐融合到UE中。 在多模式UE中，不仅可能改变与空中接口标准相关的设备单元，而且还可能通过下载可执行的程序来执行任何应用层的功能。实现这种目标的关键技术基础是：有效地划分将要提供的UE系统功能，获得支持的高效系统芯片(SoC)的实现，灵活的和可扩展的体系结构。 然而，不论从技术还是经济角度来看，移动终端的现状都极大地限制了我们接近这个目标的程度。最早的经济可行的多模解决方案都依赖于可扩展的单模方案，实质上是同一个封装内两个很大程度上独立的设计组成。完全可编程UE的概念将按照一系列步骤逐步演进，从可选择硬件开始，发展到可重新配置硬件，或许在将来发展到某一时候达到完全由软件实现的可重新配置。在这个转变的过程中，UE的某些特定功能方面会比其他部分经历更大程度的可编程性。许多功能在很大程度上都是从固定形式演进到可编程形式，其中有些功能自然地有助于实现这种转变如与信道和语音编码相关的功能，然而其他的功能则需要一个缓慢的转变过程如RF和混合信号功能。 无线手机体系结构—基带平台 数字基带(DBB)平台以其最高程度的可编程性成为了无线手机的关键组成。针对不同的UE结构和集成度，DBB包含一系列完整的可能带有片内集成的混合信号(数模转换器和模数转换器，以及许多的辅助和语音频带转换器)的基带处理功能。用于无线通信的DBB 结构通常依靠多内核平台，包括可编程DSP和MCU内核以及针对特定无线标准的专用硬件功能模块(加速器和协处理器)和大容量内置存储器。专用硬件通常包括超过目前DSP内核为手机集成可提供的一些需要高速和复杂性操作的处理单元，略举几例，码片速率处理(如RAKE接收机)、蜂窝单元有哪些信誉好的足球投注网站，路径有哪些信誉好的足球投注网站算法，turbo译码和快速傅立叶变换。DSP总是处于DBB结构的核心。为无线终端设计的DSP提供了多模操作的许多优势，包括DSP执行面向控制任务的能力、高速运算能力、快速增加的存储容量和I/O带宽(片内存储器和用于片外存储器的接口)、保证DSP系统性能的快速中断响应次数和改进的电源管理功能。过去几年内，信道编码和语音编码中的许多功能已经从硬连线的ASIC实现完全转变为在DSP中执行的软件实现。我们期望能够利用DSP的结构优势以及半导体技术的优势使这种趋势继续快速发展。 这种发展路线已经在新的无线标准中得到印证，如中国部分地区的EDGE(改进数据速率GSM服务)，DSP对信道编码和均衡所需要的计算能力已经远远大于GSM/GPRS的要求。高级DBB平台得益于诸如Blackfin处理器内核，它能够通过提供支持大多数信道均衡算法(如滤波和栅格译码)的指令集而完全通过软件方式来处理这些新的问题。展望3G标准，DBB平台除了需要更加复杂的调制解调功能之外，还有新类型业务的驱动，例如视频业务。Blackfin处理器内核的处理能力使其不仅在SoC中而且能够在软件平台中充分利用其创新的体系结构完全用软件方法实现TD-SCDMA的终端设备。 SoC复杂性和功能性发展趋势 如前所述，高效 SoC的实现是推动多模手机的集成