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(多图) GSM/TD-SCDMA双模终端芯片设计方案浅析

中国联通网站?? 2008年07月15日 ?? 收藏0

  1 引言

  作为中国自主知识产权的第三代移动通信标准,TD-SCDMA将大规模建网和商用。并将在较长时间内,TD-SCDMA和GSM网络共存。因此,需要采用TD-SCDMA/GSM(以下简称为TD/GSM)双模终端,为用户带来很大方便,同时也为运营商留住既有客户,保护了前期投资。

  2? TD-SCDMA/GSM双模终端分类

  TD/GSM双模终端主要分为两种:双模单待自动切换终端和双模双待终端。

  (1)双模单待自动终端任何时刻只工作在TD-SCDMA或GSM中的一种模式,和对应模式的单模终端一样收发数据;在空闲状态下,和电路域和分组域业务进行过程中,支持自动进行两模式间转换。

  (2)双模双待终端支持TD-SCDMA和GSM两种模式共存,同时驻留在不同模式的小区上,在两种模式下同时收发。

  3? 整体实现架构

  TD/GSM双模单待自动终端和双模双待终端的典型实现架构如图1和图2所示。其中,图2所示架构既可实现单待又可实现双待终端。基带与CPU控制FLASH,USIM和外设,并与TD-SCDMA和GSM射频模块进行数据通信;外设包括键盘、显示屏、扬声器、麦克、USB等;电源管理单元(PMU)对基带与CPU、射频模块和外设等进行电源管理,以降低功耗,延长电池寿命。

TD/GSM双模单待自动终端实现架构

图1? TD/GSM双模单待自动终端实现架构

TD/GSM双模终端实现架构

图2? TD/GSM双模终端实现架构

  双模单待终端可以使用单天线,而双待终端则使用双天线。目前,有的终端厂家使用双待机的架构实现单待终端,双天线、TD-SCDMA和GSM模式之间基本相互独立;这种设计实现的双模单待和双待终端基本只有软件上的区别。

  4? 双模单待终端芯片设计

  GSM和TD-SCDMA都使用时分复用技术,GSM每帧长4.615ms,分为长度相等的8个时隙。TD-SCDMA每个子帧长为5ms,分为7个普通时隙和3个特殊时隙。

  终端软件实现中,对帧边界的辨认是通过芯片提供的中断来定位的。因此,无论支持TD-SCDMA或GSM,芯片都须提供以相应帧长为周期的定时中断。

  实现双模的关键在于,终端驻留在任一模式时,都需定期测量另一模式的邻小区相关参数,并视需要进行小区重选和切换。终端要在两模式间做交互、数据传输和同步,以及根据其中一模式的状态,对另一模式进行控制。

  4.1? 多芯片/多DSP设计方案

  (1)多芯片设计方案是指在不同芯片上分别实现GSM和TD-SCDMA。基本上相当于两个相对独立的模式集成到一个终端中。

  (2)单芯片多DSP设计方案使用单个芯片,但芯片中包含多个DSP,分别支持GSM和TD-SCDMA模式,两个模式的帧中断在不同DSP上提供,对应的软件也是两个相互独立的系统,在各自DSP上单独运行。

  本质上,上述两种设计是一致的,均保持了两个模式实现中较强的相对独立性。

  参考文献给出了一种多芯片实现方案。TD-SCDMA射频前端设计时选用MAXIM公司的MAX2392和MAX2507芯片解决方案,GSM射频前端设计时则选用Silicon公司的Si4212来进行设计。

  从图3单芯片多DSP设计方案可以看出,芯片包括分别支持GSM和TD-SCDMA模式的DSP。微控制器(MCU/ARM,Micro Controller Unit/Advanced RISC Machines)是芯片的主控单元,通过总线控制和调度芯片内部的多数模块协调工作。I/O桥连接芯片与外部器件。DSP(Digital Signal Processor)是可编程的数字信号处理器。负责两个模式DSP分别通过各自的IQ通道ADC/DAC、辅助DAC和射频控制单元,与两个模式的射频分路连接。

TD/GSM双模单待单芯片多DSP设计

图3? TD/GSM双模单待单芯片多DSP设计

  GSM和TD-SCDMA定时模块分析GSM DSP和TD-SCDMA DSP提供的帧信息,分别跟踪两个模式信号帧在时间上的变化,分别将两个模式的定时信息发送给时钟发生器。通过时钟发生器生成GSM和TD-SCDMA定时中断信号,分别提供给GSM和TD-SCDMA的DSP。从图3可见,GSM和TD-SCDMA模式基本上相互独立。

  睡眠模式是芯片及芯片内部各模块的工作模式或状态。进入睡眠模式的模块,其耗电和散热都大大降低。上述这两个方案,GSM和TD-SCDMA两个模式是独立进行睡眠控制的。另一方面,上述的设计思想都是两个模式作为独立模块分开处理,使用不同的硬件来实现。这就需占用更多芯片面积,且增加了功耗。


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GSM? TD-SCDMA? 双模终端?

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