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移動通信進入LTE（長期演進）時代，必然帶來技術上的創(chuàng)新。LTE技術的采用，能提升頻譜效率，使用戶享用超高數據率。在全球積極推出商用LTE服務的同時， 國內的運營商將在TD-SCDMA與TD-LTE方面兼顧發(fā)展，需要解決二者共存問題。 LTE還首次把TDD（時分雙工）和FDD（頻分雙工）技術統(tǒng)一起來，基于同一核心網共享設備和網絡管理，平衡網絡的覆蓋和容量，減輕互操作和漫游壓力，有效地利用頻譜和地域資源。無疑，這一切對于當前LTE通信處理器芯片技術水平，掀起了一場前所未有的挑戰(zhàn)。
與單模LTE產品相比， 多模在設計上，除了需要處理好高集成度帶來的復雜問題，還需要解決好產品的功耗、性價比和穩(wěn)定性問題。本文簡介Marvell推出的新品PXA1802多模調制解調器的整體性能、系統(tǒng)結構、功能特色和典型應用。 PXA1802 是單芯片基帶調制解調器，可支持TDD和FDD LTE制式，支持GSM、EDGE、WCDMA、TD-HSPA+、HSPA+等多模，成為LTE新貴。
整體性能
調制解調器PXA1802的整體特性可以從蜂窩網絡系統(tǒng)、調制解調器和多重無線平臺三方面來描述。
• 蜂窩移動網絡特性：
* LTE平臺解決方案： 支持LTE FDD/TDD, Release 9, Category 4：下行150Mbps，上行50Mbps；支持相應的帶寬選項
* 3G平臺解決方案： 支持Release 8 TD-HSPA+, DLDC, 下行8.4Mbps, Release 7 HSPA+, 下行21Mbps
* 協議堆棧： 支持蜂窩網絡2G/3G/4G協議堆棧
* 射頻解決方案： 支持多頻LTE，多頻段3G, 四頻EDGE，DigRF3G和DigRF4G接口
• 調制解調器特性：
* 調制解調RISC內核： ARM 9，帶有數據包處理加速器； L1指令和數據高速緩存（Cache）， L2緩存, 指令緊耦合內存（ITCM），數據緊耦合內存（DTCM）
* 信號處理DSP內核： 微信號處理架構VLIW DSP內核, L1指令和數據高速緩存， 指令和數據SDRAM
• 無線平臺特性：
* 支持3G/無線局域網（WLAN）/藍牙（BT）/FM/GSP/NFC 共存
* 支持IP多媒體子系統(tǒng)（IMS），IP語音（VoIP）和其他運營商高級服務
* 多天線輸入輸出（MIMO）技術，波束成形技術
值得一提的是，設計當初，便考慮了當前國際上LTE網絡已有相當地區(qū)采用FDD制式，設計方案上從一開始就選擇支持TDD和FDD，以致整體配置上避免重疊。 實際上，LTE雖然存在TDD和FDD兩大陣營，但其區(qū)別僅占很小比例，主要體現在底層上的區(qū)別，而在協議棧層面大都是一樣。共享資源的結果，是設計趨于合理，體積減小，功耗降低。
芯片外觀
圖一. 調制解調器PXA1802芯片外觀
圖一為PXA1802芯片的外觀。 采用40納米半導體工藝的PXA1802芯片，集成度高，體積小，功耗低。芯片尺寸也減小到 9mm x 9mm。 封裝采用JEDEC 標準。整個芯片又輕又薄。不難理解，由此構成的終端產品，在功耗上大為降低。另外，在設計智能終端時，利用這樣的通信處理器，配置應用處理器AP，相對也比較靈活。 例如，選擇一個高端的AP，便可構筑一個比較高端的手機。
框圖一覽
圖二. PXA1802 芯片體系結構方框圖
分析PXA 1802的單芯片系統(tǒng)框架圖，可以看出，芯片內部設計注重在硬件上集成了主要功能， 也集成了內存LPDDR1 以期達到速率提高和性能優(yōu)化的目的。硬件架構包括數字信號處理器（DSP）、基帶處理器、電源管理單元（PMU）、直接內存訪問（DMA）和各種外部接口。在芯片外部，主要就是要加上電源處理器PMIC、存儲器Memory、SD卡和射頻RF的芯片，整個系統(tǒng)就成形了。PXA1802內部集成的LPDDR1無需額外DDR，從而進一步降低了整體平臺的成本。 如果要結合WI-FI產品，可再添加一個WI-FI芯片。
由于整體布局簡明合理，緊湊靈活，接口豐富，芯片具有輕薄、高效的基因，從而在最新的LTE和TD-SCDMA終端上，容易實現以低成本得到快速應用的效果。
芯片特點
綜上所述，PXA1802是一個高集成度多模單芯片。 它具有“三高”的特點。
• 高集成度：支持FDD/TDD LTE/WCDMA/TD-SCDMA/GSM制式， 將五模集成于同一芯片。同時集成LPDDR1。
• 高性能：支持下行150Mbps，上行50Mbps。支持雙流波束成形，硬件支持祖沖之加密算法，支持2G/3G和 LTE的雙待雙連接。
• 高成熟度：完成并通過國內主要的IOT測試，體現出芯片和系統(tǒng)具備良好的穩(wěn)定性。
實用優(yōu)勢
從接入角度出發(fā)，該單芯片可以支持雙連接，語音和數據的雙連接。 在支持語音的時候，利用現已成熟的2G或者3G；在承接4G業(yè)務時，則通過LTE網絡運行。從而，當2G和3G在工作的同時，與其獨立的LTE可以承載數據業(yè)務。這樣帶來的好處是顯而易見的。
移動演進面臨的問題并非來自TD-LTE本身，更多是3G與4G之間的融合和跟進�？紤]到LTE在建網初期，覆蓋率和接入穩(wěn)定性尚未一步到位，處理器芯片的設計除了支持LTE以外，還要支持TD-SCDMA、WCDMA和GSM標準。尤其是，為了滿足不同運營商在引入LTE網絡后，對語音業(yè)務支持的要求，芯片PXA1802提供了支持單卡雙待雙連接方案。
以TD-LTE為例，作為純IP網絡，并不直接支持語音，要把整個網絡改造成VoLTE，需要一段時間。雙連接的概念是采用分頭并進的方式，在數據通過LTE的同時，利用2G或3G網絡支持電話，從而簡便地實現了數據和語音的傳輸。
典型應用
芯片PXA1802可為高帶寬需求的移動應用和多媒體設備提供所需的性能。 它的產品形態(tài)包括數據卡、移動熱點、軟件狗等，并支持智能手機、平板電腦、筆記本電腦的移動連接，從而滿足瀏覽網頁、傾聽音樂、3D游戲、視頻帶寬的用戶體驗。例如，LTE-MiFi 移動熱點便是一項典型的LTE應用，特別是其待機電流低功耗小的優(yōu)勢， 頗受市場關注。 在PXA1802基礎上，集成應用處理器AP功能，外掛視頻、GPS、電源管理、eMMC、WI-FI等，就能形成一個LTE多模手機的解決方案。
總之，單芯片多模LTE通信處理器的設計，能較好地解決TD-SCDMA和LTE共存和融合問題，又兼顧FDD和TDD兩大陣營，適應國際市場，實現通信系統(tǒng)3G/4G平滑交接演進，使未來網絡與移動終端設備的無縫連接成為可能。
作者： Marvell業(yè)務拓展總監(jiān)費宗蓮
