GSM/TD-SCDMA雙模終端芯片設(shè)計方案淺析

　　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，延長電池壽命。

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。

　　參考文獻(xiàn)給出了一種多芯片實現(xiàn)方案。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。