Marvell PXA 1802 LTE多模單芯片完全解密

移動(dòng)通信進(jìn)入LTE（長(zhǎng)期演進(jìn)）時(shí)代，必然帶來(lái)技術(shù)上的創(chuàng)新。LTE技術(shù)的采用，能提升頻譜效率，使用戶享用超高數(shù)據(jù)率。在全球積極推出商用LTE服務(wù)的同時(shí)， 國(guó)內(nèi)的運(yùn)營(yíng)商將在TD-SCDMA與TD-LTE方面兼顧發(fā)展，需要解決二者共存問(wèn)題。 LTE還首次把TDD（時(shí)分雙工）和FDD（頻分雙工）技術(shù)統(tǒng)一起來(lái)，基于同一核心網(wǎng)共享設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)管理，平衡網(wǎng)絡(luò)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(wú)疑，這一切對(duì)于當(dāng)前LTE通信處理器芯片技術(shù)水平，掀起了一場(chǎng)前所未有的挑戰(zhàn)。

與單模LTE產(chǎn)品相比， 多模在設(shè)計(jì)上，除了需要處理好高集成度帶來(lái)的復(fù)雜問(wèn)題，還需要解決好產(chǎn)品的功耗、性價(jià)比和穩(wěn)定性問(wèn)題。本文簡(jiǎn)介Marvell推出的新品PXA1802多模調(diào)制解調(diào)器的整體性能、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能特色和典型應(yīng)用。 PXA1802 是單芯片基帶調(diào)制解調(diào)器，可支持TDD和FDD LTE制式，支持GSM、EDGE、WCDMA、TD-HSPA+、HSPA+等多模，成為L(zhǎng)TE新貴。

整體性能

調(diào)制解調(diào)器PXA1802的整體特性可以從蜂窩網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器和多重?zé)o線平臺(tái)三方面來(lái)描述。

• 蜂窩移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)特性：

* LTE平臺(tái)解決方案： 支持LTE FDD/TDD, Release 9, Category 4：下行150Mbps，上行50Mbps；支持相應(yīng)的帶寬選項(xiàng)

* 3G平臺(tái)解決方案： 支持Release 8 TD-HSPA+, DLDC, 下行8.4Mbps, Release 7 HSPA+, 下行21Mbps

* 協(xié)議堆棧： 支持蜂窩網(wǎng)絡(luò)2G/3G/4G協(xié)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(diào)制解調(diào)器特性：

* 調(diào)制解調(diào)RISC內(nèi)核： ARM 9，帶有數(shù)據(jù)包處理加速器； L1指令和數(shù)據(jù)高速緩存（Cache）， L2緩存, 指令緊耦合內(nèi)存（ITCM），數(shù)據(jù)緊耦合內(nèi)存（DTCM）

* 信號(hào)處理DSP內(nèi)核： 微信號(hào)處理架構(gòu)VLIW DSP內(nèi)核, L1指令和數(shù)據(jù)高速緩存， 指令和數(shù)據(jù)SDRAM

• 無(wú)線平臺(tái)特性：

* 支持3G/無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）/藍(lán)牙（BT）/FM/GSP/NFC 共存

* 支持IP多媒體子系統(tǒng)（IMS），IP語(yǔ)音（VoIP）和其他運(yùn)營(yíng)商高級(jí)服務(wù)

* 多天線輸入輸出（MIMO）技術(shù)，波束成形技術(shù)

值得一提的是，設(shè)計(jì)當(dāng)初，便考慮了當(dāng)前國(guó)際上LTE網(wǎng)絡(luò)已有相當(dāng)?shù)貐^(qū)采用FDD制式，設(shè)計(jì)方案上從一開(kāi)始就選擇支持TDD和FDD，以致整體配置上避免重疊。 實(shí)際上，LTE雖然存在TDD和FDD兩大陣營(yíng)，但其區(qū)別僅占很小比例，主要體現(xiàn)在底層上的區(qū)別，而在協(xié)議棧層面大都是一樣。共享資源的結(jié)果，是設(shè)計(jì)趨于合理，體積減小，功耗降低。

芯片外觀

圖一. 調(diào)制解調(diào)器PXA1802芯片外觀

圖一為PXA1802芯片的外觀。 采用40納米半導(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)。整個(gè)芯片又輕又薄。不難理解，由此構(gòu)成的終端產(chǎn)品，在功耗上大為降低。另外，在設(shè)計(jì)智能終端時(shí)，利用這樣的通信處理器，配置應(yīng)用處理器AP，相對(duì)也比較靈活。 例如，選擇一個(gè)高端的AP，便可構(gòu)筑一個(gè)比較高端的手機(jī)。

框圖一覽

圖二. PXA1802 芯片體系結(jié)構(gòu)方框圖

分析PXA 1802的單芯片系統(tǒng)框架圖，可以看出，芯片內(nèi)部設(shè)計(jì)注重在硬件上集成了主要功能， 也集成了內(nèi)存LPDDR1 以期達(dá)到速率提高和性能優(yōu)化的目的。硬件架構(gòu)包括數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）、基帶處理器、電源管理單元（PMU）、直接內(nèi)存訪問(wèn)（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(chǔ)器Memory、SD卡和射頻RF的芯片，整個(gè)系統(tǒng)就成形了。PXA1802內(nèi)部集成的LPDDR1無(wú)需額外DDR，從而進(jìn)一步降低了整體平臺(tái)的成本。 如果要結(jié)合WI-FI產(chǎn)品，可再添加一個(gè)WI-FI芯片。

由于整體布局簡(jiǎn)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(shí)現(xiàn)以低成本得到快速應(yīng)用的效果。

芯片特點(diǎn)

綜上所述，PXA1802是一個(gè)高集成度多模單芯片。 它具有“三高”的特點(diǎn)。

• 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(shí)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(guò)國(guó)內(nèi)主要的IOT測(cè)試，體現(xiàn)出芯片和系統(tǒng)具備良好的穩(wěn)定性。

實(shí)用優(yōu)勢(shì)

從接入角度出發(fā)，該單芯片可以支持雙連接，語(yǔ)音和數(shù)據(jù)的雙連接。 在支持語(yǔ)音的時(shí)候，利用現(xiàn)已成熟的2G或者3G；在承接4G業(yè)務(wù)時(shí)，則通過(guò)LTE網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行。從而，當(dāng)2G和3G在工作的同時(shí)，與其獨(dú)立的LTE可以承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。這樣帶來(lái)的好處是顯而易見(jiàn)的。

移動(dòng)演進(jìn)面臨的問(wèn)題并非來(lái)自TD-LTE本身，更多是3G與4G之間的融合和跟進(jìn)�？紤]到LTE在建網(wǎng)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(shè)計(jì)除了支持LTE以外，還要支持TD-SCDMA、WCDMA和GSM標(biāo)準(zhǔn)。尤其是，為了滿足不同運(yùn)營(yíng)商在引入LTE網(wǎng)絡(luò)后，對(duì)語(yǔ)音業(yè)務(wù)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(wǎng)絡(luò)，并不直接支持語(yǔ)音，要把整個(gè)網(wǎng)絡(luò)改造成VoLTE，需要一段時(shí)間。雙連接的概念是采用分頭并進(jìn)的方式，在數(shù)據(jù)通過(guò)LTE的同時(shí)，利用2G或3G網(wǎng)絡(luò)支持電話，從而簡(jiǎn)便地實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)和語(yǔ)音的傳輸。

典型應(yīng)用

芯片PXA1802可為高帶寬需求的移動(dòng)應(yīng)用和多媒體設(shè)備提供所需的性能。 它的產(chǎn)品形態(tài)包括數(shù)據(jù)卡、移動(dòng)熱點(diǎn)、軟件狗等，并支持智能手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦的移動(dòng)連接，從而滿足瀏覽網(wǎng)頁(yè)、傾聽(tīng)音樂(lè)、3D游戲、視頻帶寬的用戶體驗(yàn)。例如，LTE-MiFi 移動(dòng)熱點(diǎn)便是一項(xiàng)典型的LTE應(yīng)用，特別是其待機(jī)電流低功耗小的優(yōu)勢(shì)， 頗受市場(chǎng)關(guān)注。 在PXA1802基礎(chǔ)上，集成應(yīng)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(gè)LTE多模手機(jī)的解決方案。

總之，單芯片多模LTE通信處理器的設(shè)計(jì)，能較好地解決TD-SCDMA和LTE共存和融合問(wèn)題，又兼顧FDD和TDD兩大陣營(yíng)，適應(yīng)國(guó)際市場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)3G/4G平滑交接演進(jìn)，使未來(lái)網(wǎng)絡(luò)與移動(dòng)終端設(shè)備的無(wú)縫連接成為可能。

作者： Marvell業(yè)務(wù)拓展總監(jiān)費(fèi)宗蓮