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(多图) 工作模式下TD-SCDMA多媒体终端省电的研究

来源:中国联通网站?? 2007年12月28日 ?? 收藏0

  1、前言

  移动终端的通话时间和待机时间一直是业界关注的焦点问题之一。3G终端除支持类似2G终端的基本的语音、短信业务以外,还支持高速数据下载和视频电话等丰富的多媒体应用,为此增添了复杂的物理层数字信号处理和高层协议栈软件处理,大大增加了终端省电处理难度,也对3G终端的省电性能提出了更高的要求。

  目前,业界对于TD-SCDMA终端省电的研究集中在待机模式下,即通过周期性的睡眠-唤醒来达到在待机模式下省电的目的,而对于在正常工作模式下的省电研究甚少。正是基于这种情况,本文结合TD-SCDMA系统及终端的技术特性,深入研究并实现了TD-SCDMA多媒体终端在工作模式下的省电关键技术,这对于推动TD-SCDMA产业的发展有着重大的技术意义和现实意义。

  2、TD-SCDMA多媒体终端的总体结构

  TD-SCDMA的重要特点之一是可以提供高达384 kbit/s的数据传输速率,远高于GSM的数据传输速率,这种数据速率不仅可以支持普通语音,还可支持多媒体业务,这也被喻为3G的“杀手级”应用。可支持300万像素摄像头及视频电话的TD-SCDMA多媒体终端的总体结构如

图1所示,其中clk26M与clk32k是系统所用的两个外部时钟。


????????????????????????????????????? TD-SCDMA多媒体终端的总体结构

  图1 TD-SCDMA多媒体终端的总体结构

  该终端基于Philips的Dragonfly移动终端设计平台,其中基带采用ARM9作为处理器,主要负责协议栈和各种应用程序的处理及整个终端的管理;Modem IC负责TD-SCDMA物理层的相关处理;ABB是模拟基带和数字基带的接口,完成信号的模数转换和数模转换功能;RF发射方案采用MAXIM的 MAX2507(该芯片已集成了PA),接收方案采用MAXIM的MAX2392;多媒体协处理器作为视频、图像处理的专用硬件加速器,是视频终端区别于普通终端的主要硬件设备;LCD为65 kHz真彩高像素双屏以支持优秀的视频效果;摄像头分辨率高达300万像素。整个系统所用的外部时钟为VCXO产生的26 MHz系统参考时钟(clk26M)和由电源管理单元(PMU)产生的32 kHz低速时钟(clk32k)。

  TD-SCDMA终端的功耗受到无线环境、网络配置[1]、协议栈控制以及终端软硬件方案、电源管理、芯片本身的低功耗设计及其工艺特性等诸多因素的影响[2],其中起决定性作用的是终端本身的省电技术。

  3、TD-SCDMA多媒体终端的电源管理方案

  基于不同系统具体耗电特性的合理电源分配、电源转换芯片效率的提高以及对各个电源简单而有效的控制是省电技术中具有立杆见影效果的重要手段。

  3G终端中常用的LDO(低压差线性稳压器)具有成本低、封装小、外围器件少和噪音小的优点,缺点是低效率。而DC/DC转换器可提供高达95%的效率,但占用PCB(电路板)面积大,输出电压的纹波也较大,且电磁干扰(EMI)问题比较突出。采用集成了移动终端所需要的几乎所有电源的参数测量单元(PMU)是移动终端设计的必然要求。

  结合TD-SCDMA终端中各芯片的具体特性,以在不同状态下对各路电源的方便控制为原则,相应的电源管理方案设计如下:采用PMU中集成的500 mA的DC/DC输出1.8 V电压给Modem IC和基带处理器的内核供电以充分利用DC/DC的高效率,对存储器采用PMU中的一路LDO输出1.8 V电压对其单独供电;对射频收发信机分别用PMU中的两路具有极低噪声和极高电源纹波抑制比(PSRR)的LDO输出2.8 V电压对其单独供电;对LCD及键盘背光采用PMU中的升压型DC/DC输出5V电压至发光二极管阳极,PMU的一路有高电流驱动能力的LDO输出2.6 V电压给音频处理部分供电,再利用PMU中的另外两路LDO输出1.8 V和3.0 V电压分别给各芯片的高、低电平端口供电,对于多媒体协处理所需要的1.5 V和2.8 V两个特殊电压,采用一个双路DC/DC分别给其供电。所有电压的使能引脚都接到基带处理芯片(ARM)的睡眠指示信号上以简化控制机制,各电源何时需要打开/关闭取决于各自的寄存器配置情况和该指示信号,因而可以根据实际使用情况通过编程来方便地动态控制不同时刻各路电源的开关。

  4、TD-SCDMA多媒体终端的省电设计

  4.1 TD-SCDMA终端射频收发信机的动态功耗管理

  射频收发信机是TD-SCDMA终端中第一大耗电单元。对射频收发信机进行有效的动态管理不仅可以提高杂散度、灵敏度、邻道泄漏等射频指标,而且从节省终端功耗的角度出发可以充分利用TD-SCDMA系统独特的TDD模式达到省电的目的。


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TD-SCDMA? 多媒体? 省电?

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