1.2 WCDMA基带芯片
3G终端集合了当今IT技术的许多最新研究成果,涉及软件和硬件的众多关键技术。硬件方面包括基带和射频、处理器芯片、内存和闪存、显示屏、摄像头、电池技术、本地接口技术(USB、红外线、蓝牙)等;软件方面包括实时嵌入式操作系统、应用处理操作系统、中间件软件(各类协议栈等)、平台软件、应用软件等;USIM卡技术包括Java卡等。
在WCDMA手机中,基带(Baseband)芯片是产值最高的手机用芯片产品。从目前已有的WCDMA手机来看,高通(Qualcomm)、EMP(爱立信移动平台)和诺基亚的基带芯片是最常见的。但是,诺基亚的基带芯片基本上只用于诺基亚手机。其他的WCDMA基带芯片还有杰尔、英飞凌等品牌。
1.2.1 高通平台
在WCDMA布局上,Qualcomm的MSM62XX系列芯片都是针对GSM/GPRS或是WCDMA设计。从2004年年底开始,Qualcomm芯片发展趋势开始整合HSDPA/WCDMA甚至GSM/GPRS/EDGE等从2G到3G的双模完整解决方案,如MSM6275及MSM6280。从2005年年初开始,Qualcomm产品发展重心在于单芯片双处理器的WCDMA基带架构,如MSM7200芯片组。从2006年开始,Qualcomm为了适应低价化的趋势浪潮,开始在低阶产品线推出高度整合的芯片组,如MSM6245。MSM6245解决方案支持WCDMA版本99、EDGE、GPRS和GSM网路,并整合多媒体功能及图像功能于单芯片中。
在平台基本架构上,MSM6245采用ARM926EJ-S5作为微处理器核心,采用一颗代号为QDSP4000的DSP。MSM6245支持单频手机的RTR6275收发器、支持GPS和三频UMTS架构的RFR6275接收器以及电源管理器PM6650。图1-1所示的是MSM6245方案的WCDMA手机应用方框图。
图1-1 MSM6245方案的WCDMA手机应用方框图
至目前为止,包含HTC、BenQ、Samsung、LG、NEC、Sanyo、Toshiba及中兴、华为等近30家手机厂商都已采用Qualcomm的WCDMA解决方案。
1.2.2 EMP平台
爱立信移动平台(Ericsson Mobile Platforms,EMP)公司是爱立信集团的全资子公司,成立于2001年。但该公司自1994年起就开始做业务,主要为客户提供基于GPRS、EDGE、WCDMA标准的全套移动终端解决方案,包括开发及测试工具、参考设计、芯片组及开发主板、平台软件、核心应用、技术支持等。EMP的商业模式是为手机制造商提供解决方案,通过收取授权费用获利。
爱立信移动平台(以下简称EMP)的平台完整,功能模块化,整合了应用引擎工具箱,包括操作系统、各种编码、多媒体、Java、安全等。此外,EMP平台有400多个应用接口,手机生产商只需修改网络接入和GPRS/EDGE/WCDMA硬件即可,可以节省很多时间。其次,EMP的平台具有可扩展性,也就是说,很多功能可以重复使用,节省开发成本。
EMP专注于GPRS/EDGE/WCDMA,并不涉及3G的其他两种标准CDMA2000和TD-SCDMA。据统计,在2004年全球所销售出的WCDMA手机中,有30%的手机选用EMP的3G平台解决方案,爱立信也成为WCDMA手机的主要龙头厂商。
目前,采用EMP平台的有索尼爱立信(Sony Ericsson)、LG、NEC、夏普(Sharp)、Arima、SAGEM、夏新(Amoi)、TCL、Bellwave、Flextronics、HTC等手机制造商。
早在2003年,EMP即发表3G WCDMA解决方案U100平台。但前,除了Qualcomm以外, EMP是市场上最成熟的WCDMA平台解决方案。
WCDMA双模移动平台U100,采用ARM926内核,其处理速度达104MHz。从2004年开始,EMP在WCDMA方面继续发表了U250、U300等平台。其中U250同样采用ARM926处理器内核,并将处理器的速度提升到208MHz,主要平台架构包含一个代号为DB2020数字基带和代号为AB2010的模拟基带、一个WCDMA L1数字基带DB2100、一个三频GSM/GPRS收发器RF2000、单频WCDMA接收器RF2110与发射器RF2100。
比较U250与U100两者之间的差异,其主要的技术突破在于U250平台芯片整合度提高,电路板面积缩小达20%,元器件数目减少20%,同时提升了应用处理器的运作效率。图1-2所示的是U250平台所组建的WCDMA手机的原理方框图。
图1-2 U250平台所组建的WCDMA手机的原理方框图
1.2.3 其他平台
1.英飞凌MP-EU平台
在香港举行的2005年度3G世界大会与展会上,英飞凌科技公司宣布最新推出MP-EU平台UMTS、EDGE和GSM/GPRS等蜂窝标准。
通过英飞凌高度集成的UMTS平台,手机电路元件数量可减少到200个以下。MP-EU包含英飞凌功能强大的S-GOLD2基带处理器,从而不再需要用于高度复杂处理需求的额外辅助芯片。MP-EU平台支持所有的GSM/GPRS/EDGE频带以及所有的6个UMTS频带。
MP-EU平台提供多种连接技术,如蓝牙(Bluetooth)、无线协助AGPS和WLAN。与S-GOLD2基带处理器相临,高度集成的IC(如功率管理单芯片和射频收发器)、用于GPRS/EDGE的SMARTi PM和用于UMTS的SMARTi 3G组成了UMTS平台。
MP-EU支持基于英飞凌EDGE平台的移动电话轻松升级为UMTS电话。S-GOLD2包括了支持新一代UMTS应用(如视频流媒体、视频电话技术、3D游戏和数据下载等)的所有硬件加速器。
2.Freescale平台
Freescale已推出3G平台架构——I.300-30。I.300-30支持EDGE Class 12、三频WCDMA/HSDPA和四频GSM,是一个多模多频3G平台。I300-30整个解决方案只需6块主芯片:1个单芯片多模数字基带、1块电源管理和模拟基带、4块射频芯片(包括两块收发器和两块功率放大器IC)。并基于MXC架构将Modem和多媒体应用处理器I.MX整合在单一芯片组之中,采用了StarCore SC140和ARM11处理器的双处理器核心。图1-3所示的就是I.300平台手机的原理方框图。
图1-3 I.300平台手机的原理方框图
3.Philips平台
Philips在WCDMA/UMTS方面推出了代号为Nexperia7210的双模平台。
该平台架构包含了一个采用ARM9内核、并整合UMTS和四频段Class 12的EDGE芯片组、四频EDGE收发器UAA3588 E、UMTS单频收发器UAA3582以及功率放大器、电源管理器PCF50626等5个芯片。图1-4所示的就是Nexperia7210平台手机的原理方框图。
图1-4 Nexperia7210平台手机的原理方框图
在多媒体功能方面,Nexperia7210支持MP3、WMA、MPEG4和H.264等主流影音编译码功能,同时也整合FM收音机功能。在操作系统支持上,Nexperia7210支持WinCE、Linux、Symbian等操作系统。
该平台最重要的核心优势在于其电源管理单元PCF50626,它包含了一个完全集成的高电流充电器及多种电源供应,并通过整合的数字接口达到完全的软件控制。由于电源管理芯片的优势,使Nexperia7210平台不但延续了Philips传统的高待机时间长与通话时间长的优势,更降低了手机制造商的生产制造成本。
4.ADI平台
ADI于2006年的3GSM全球大会上,展示了其首款W-CDMA/EDGE WEDGE芯片组SoftFone-W。此SoftFone-W芯片组包含AD6902(Monza)数字基带处理器、AD6856 Stratos-W模拟基带处理器、音讯、电源管理IC,以及AD6541和AD6547 Othello-W射频芯片。该芯片组支持中高档手机中的常用功能,如QVGA屏幕解析度的MPEG4/300万像素的照相机接口、128和弦MIDI铃声,以及采用MP3、AAC+或WMA等音乐格式的高品质音乐播放,以上所有的多媒体功能都无需外挂协处理器。图1-5所示的就是ADI平台的WCDMA手机原理方框图。
图1-5 ADI平台的WCDMA手机原理方框图