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探讨低成本GSM手机的解决之道

IT圈 admin 31浏览 0评论

2024年10月9日发(作者:吕虹英)

维普资讯

Telecom market技术前沿 

探讨低成本GSM手机的解决之道 

美国模拟器件公司卡比尔坎瑞(Kapil M.Kamara) 

蜂窝手机市场日渐成熟,2005年销 了蜂窝业界的强烈关注,解决超低成本 

LOGIC=逻辑电路 

售量超过7.5亿部。整个手机市场可分 

市场问题对业界的半导体厂商影响最 

SRAM=静态随机存储器 

为两类.一类是发达国家中购买升级换 大。实际上.好几家半导体公司为了迎 

Displays=显示器 

代手机的老用户.另一类是发达国家和 

接提供30美元手机这个挑战,都正在尝 

Keypad=键盘 

发展中国家中购买第一部手机的新用 

试修改其蜂窝手机体系结构以便优化成 

Camera=照相机 

户。 

本和性能。 

USB-USB口 

升级换代的市场要求手机具有更多 

IR=红外线接Iq: 

的新功能.包括增强的音频和视频功 

典型的蜂窝手机体系结构 

SD/MMC=SD/MMC卡 

能 以便利用先进的空中接口,因为网 

在EMH计划出台之前.低成本蜂窝 

FLASH=闪存 

络从GSM演变到GPRS、EDGE.一直到 

电话的半导体器件通常由5个关键元件 

SOFTWARE=软件 

3G。这个市场还需要多模功能的手机一 

组成:如图1所示.包括射频(RF)收 

Memory=存储器 

在一个手机中包括多种蜂窝通信标准 

发器、功率放大器(PA)、模拟基带、数 

或者集成不同的无线通信技术。 

字基带和系统存储器。 

射频(RF)收发器的功能是运用适 

据GSM协会(GSMA)分析,手机 

当的信号处理对由天线检测到信号进行 

成本是影响新兴市场购买力的最大障 

数转换和数字处理。收发器通常采用 

碍。为了应对新兴市场的巨大需求. 接变频或者低中频(IF)体系结构来 

GSMA于2005年2月发布了新兴市场手 现。它还要对信号进行调理以便发送 

机(EMH)计划。EMH计划试图利用GSM 天线上。PA将发射信号放大到适当的 

的全球化经济来推动新的超低成本手机 度 以便将信号从手机发送到基站。 

市场细分.目标就是以30美元甚至更低 

图1.2005年典型低成本蜂窝手机 

模拟基带部分完成接收信号的模数 

的成本提供具备基本功能的GSM手机。 

的半导体器件组成 

转换和发射信号的数模转换。另外手机 

实际上.这个市场可能会成为蜂窝 

中音频处理和电源管理通常也在这里实 

业界的焦点。Merri ILynch财政分析公司 

<Translation of Figure 1> 

现。 

已经详细说明了他们称之为八个新兴的 

数字基带部分包括一个数字信号处 

Radio=射频 

国家的E-8 group。这些国家包括孟加 

理器(DSP)、微控制器(MCU)、片上存 

Analog Baseband=模拟基带 

拉国、中国、埃及、印度、印度尼西亚、 

Digital Baseband=数字基带 

储器和片上外围设备.包括液晶显示 

尼日利亚、巴基斯坦和越南,各国人1:3 

BPF T/R Switch=带通滤波器收发开关 

器、键盘和SIM卡接1:3等等。 

都超过7千万.但是移动电话普及率不 

OthelIo-G Di rect Conversion Transce!iver 

这部分还包括容量适中的闪存和静 

到30%。据Merril lLynch估计,这些国 

Othello—G直接变频收发器 

态随机存储器(SRAM)。图1所示的带 

家从2005年到201 0年将为全球蜂窝手 

Baseband A/D D/A=基带ADC.DAC 

通滤波器 (BPF)和收发(T/R)开关 

机市场贡献7亿多新用户。 

Control A/D.D/A:控制ADC.DAC 

模块为RF信号处理提供适当的带通滤 

服务于这个超低成本市场的手机要 

Power Management=电源管理 

波和收发开关。 

求有成熟的并且经过验证的技术。这些 

Voiceband codec:音频编解码器 

为了降低图1所示系统的成本.各 

手机需要具有适合本地制造的现成解决 

Stereo Audio D/A=立体声音频DAC 

半导体公司研究了各种不同成度的系统 

方案.并且考虑到多种市场的本地化需 

集成。至少有一家公司试图将RF收发 

Mic=麦克风 

求。 

器、模拟基带和数字基带功能集成到单 

Spk=扬声器 

支持GSMA的EMH计划的愿望引起 

PERIPHERALS:外围设备 

个硅片上。 

强信市埕・2006年9月 

维普资讯

技术前沿Telecom markeI 

与这种方法相关的技术风险是巨大 

的。其中有两大难题需要解决。第一是 

集成电路对射频性能的影响。RF电路处 

理的是从天线上接收的微伏级(p-V)信 

号。当电压相对较高的高频时钟信号和 

数字基带部分中其它信号都与RF电路 

集成在同一个硅片中时 要充分隔离RF 

信号会是很大的挑战。RF信号的恶化会 

影响射频信号的灵敏度,此外,任何数 

图2.基于ADI公司OthelIo—G收发 

。一隧 誊 

+ 

器和AD6720模拟基带和数字基带处理 

器的超低成本手机 

图3 ADI公司的AD6548 OthelIo— 

G框图 

字开关噪声耦合到射频发射部分都会导 

致发射噪声增加,它会干扰其它的手机 

用户.并且这是一项严格控制的指标。 

这些关键参数受到干扰的结果将直接影 

响到用户的音频质量 或者会妨碍手机 

获得认证机构的批准。无论哪种情况, 

芯片中存在上述问题的手机都不可能得 

到市场的认可。 

第二个需要解决的难题就是要应对 

半导体芯片封装的散热需求。在单芯片 

内具有如此多的信号处理活动,产生的 

热量可能会超过芯片可靠工作的程度。 

正是因为这个原因.有些半导体公司已 

经从芯片中去掉了电源管理功能。因 

此,他们已经将单芯片解决方案增加为 

双芯片解决方案。 

这种双芯片解决方案虽然解决了散 

热问题。但是。仍然存在着如何实现最 

佳RF功能的问题。 

种低风险、低成本的解决方案 

美国模拟器件公司(A n a I O g 

Devices

Inc简称ADI)已经推出了一 

种不同的体系结构 在解决了上述两个 

关键的技术难题的同时,也是一种高度 

集成解决方案。RF功能保持独立 采用 

的是获奖的AD6548 OthelIo-G RF收发 

器。该芯片是ADI公司创建的OthelIo 7 

直接变频系列RF收发器Ic中的最新一 

代产品。ADI公司的AD6720将数字基带 

和包括电源管理功能的模拟基带处理器 

集成到单芯片中。 

采用这种方法就消除了上述体系结 

构中存在的风险 同时也解决了对超低 

成本市场至关重要的成本问题。这种采 

用两颗芯片实现的手机体系结构方框图 

如图2所示。 

<Transl ation of Figure 2> 

PA 4-T/R Switch=PA和收发开关 

Othel10一G RF Transceiver=OthelIo-G 

RF收发器 

Radi0=RF 

Digital Baseband=数字基带 

Analog Baseband=模拟基带 

Flash=闪存 

Display=显示器 

Keypad=键盘 

SIM:SIM卡 

Mic:麦克风 

Speaker:扬声器 

AD6720 Integrated Analog/Digital Baseband 

Processor:AD6720集成模拟和数字基带处理 

器。 

ADI公司的AD6548 OthelIo-G RF 

收发器 

如果运用恰当的布线方法和最高集 

成度的元件,采用Othello-G收发器就 

可以实现有效面积仅为1 5 cm2的RF 

电路。OthelIo-G解决方案实现一个完 

整的双频、三频甚至四频RF电路仅需26 

个元件,其中大多数都是去耦电容。此 

设计仅需要3个关键元件:OthelIo-G收 

发器,一个集成的收发开关和PA,以及 

个集成匹配功能的声表(SAW)滤波 

器模块。 

OthelIo-G收发器采用5 mm×5 

mm的32引脚架构芯片级封装(LFCSP)。 

它包含一个直接变频的接收器部分、一 

种平移环路发射器体系结构、一个小数 

N分频锁相环频率合成器、集成的电源 

管理部分和内置晶体振荡器以及校准系 

统。该体系结构如图3所示。 

通信市强・2006年9月 

<Translation of Figure 3> 

T/R SW=收发开关 

Translational—Loop TX Modulator=平移 

环路发射模块 

TX LO1=发射本振1 

TXLO2=发射本振2 

Rx LO GEN=接收本振 

Loop FiIter=环路滤波器 

Frac—N Synth=小数N分频频率合成器 

LDO1=低压差稳压器1 

LDO2=低压差稳压器2 

LDO3=低压差稳压器3 

Serial Port=串行端13 

Baseband Chipset=基带芯片组 

选择直接变频接收器体系结构,将 

RF信号直接转换到基带,无需在中频进 

行信号处理和滤波,这样有很多的好 

处。首先,中频的消除降低了接收器路 

径的复杂度和成本,因为取消了中频滤 

波和增益电路。其次 由于只有一次频 

率转换,所以仅仅需要一个本地振荡 

器,从根本上避免了镜像频率。最后, 

当,基带增益和滤波电路的工作电流要 

低干采用中频和片上滤波器的电路。接 

收器体系结构集成了四个低噪声放大 

器,可支持全球GSM系统所采用的全部 

四个频带——850,900,1 800和1 900 

MHz。 

独立收发器的一个主要优势就是极 

高的灵敏度。OthelIo-G射频电路能达 

到一1 10 dBm的灵敏度(在天线端口测 

得),优于手机通过认证所需的最低指 

标一105 dBm整整5 dB。这在低成本手 

机中是一个巨大的优势 因为销售此类 

产品的许多国家都布署为数不多的基 

一 

维普资讯

-re lecom market技术前沿 

站.优良的灵敏度使用户在远离基站的 

地方也可以保证通话质量。 

发射体系结构的一个关键要求就是 

手机不应该降低其它用户频谱的质量。 

Peripheral Subsystem=外围设备子系统 

I/o Control=I/o控制 

Baseband Control and Voiceband A/D 

语音操作都是必不可少的。电源管理部 

分包括蜂窝终端工作所需要的电压调节 

器和先进管理算法以便保证好的待机和 

通话时间一一一般情况下待机时间为 

D/A Concerters=基带、控制和话音ADC和 

DAC 

因此,发射器必须严格遵循GSM频谱模 

板要求,这样才能避免接收频带中出现 

不必要的杂散输出或噪声。Othello-G 

350小时,通话时间为4小时或者更长。 

为了帮助手机供应商解决面市时间 

问题.ADI公司提供一个完整的开发平 

Audio Subsystem=音频子系统 

Clock Management:时钟管理 

Power/Battery Management=电源和电 

收发器中采用的平移环路体系结构实现 

台——带有GSM协议栈Mercury参考 

平台.。该平台是一种功能完整的入门 了上述目标.而且在发射电路部分无需 

池管理 

外部滤波器。 

OthelIo-G体系结构还采用了一个 

小数N分频频率合成器以便产生发射和 

接收本振信号。它利用其全集成的环路 

滤波器、压控振荡器和阵列电路.可以 

快速锁定频率。它还在片内集成了一个 

晶体振荡器和阵列系统.从而无需传统 

的外部压控温度补偿晶体振荡器。 

OthelIo—G收发器中集成了完整的电源 

管理功能,可以直接连接电池并且无需 

外部元件.降低了复杂度。对该器件的 

控制,是通过一个通用串行接13总线来 

实现的。 

ADI公司的AD6720集成的模拟和 

数宇基带处理器 

AD6720是一个完全集成的基带处 

理器芯片,实现了典型的分立的模拟基 

带和数字基带处理器的全部功能。其高 

度可编程的体系结构和先进的通信电路 

为系统设计工程师提供了充分的灵活 

性。它可以通过修改软件以适应由于标 

准的变化和多种标准手机应用引起的严 

格要求。它采用一种先进的289球形焊 

点的1 2 X 1 2 mm的球栅阵列(BGA) 

封装。 

目 

图4 AD6720集成模拟和数宇基 

带处理器框图 

<Translation of Figure 4> 

Typical Digital Baseband Functional ity= 

典型的数字基带功能 

Typical Analog Baseband Functional ity= 

典型的模拟基带功能 

AD6 7 20的数字基带功能继承了 

ADI公司提供的受到业界公认和经过现 

场认证的SoftFone体系结构.目前有上 

百款手机在全世界网络中使用。它包括 

DSP

MCU 片上SRAM存储器.I/O控 

制和外围设备子系统。模拟基带功能包 

括控制、基带和话音ADC和DAC,以及 

音频子系统和时钟.还有电源和电池管 

理。 

数字基带部分采用ADSP21 8x DSP 

内核.这在A D l公司前几代的 

AD20msp430 SoftFone系列GSM数字基 

带处理器中是很普遍的。在1 8 V电源 

条件下,DSP工作的时钟速率可以高达 

91 MHz

从而可支持全速率(FR)、增 

强全速率(EFR)、半速率(HR)和自适 

应多速率fAMR)语音的编码和解码算 

法。ARM7内核的MCU子系统支持GSM 

协议栈软件、MMI软件以及测试和维护 

等业务。 

存储器子系统包括1 M b的片上 

SRAM存储器。这个相对较小的存储器 

对于支持新兴手机市场的低成本需求是 

至关重要的。外围设备子系统包括带有 

闹钟的实时时钟.支持诸如键盘、闪存 

接口、1.8 V和3 V SIM卡接口以及并 

行和串行显示器接口等主要外围设备。 

模拟基带部分实现可编程背光灯控 

制、可编程电源和时钟管理。音频部分 

实现8 kHz和1 6 kHz的话音编解码、麦 

克风偏置和音频PA.这些功能对正常的 

通信市塌・2006年9月 

级手机,支持黑白或彩色显示屏。开发 

商可以按照要求修改并定制该平台。 

灵活性是关键 

AD6548 Othello-G RF收发器和 

AD6720基带处理器的结合具有极大的 

灵活性.可以开发出能支持多样化市场 

的手机。只要一个黑白显示屏.就可以 

成为一个支持话音和短信息业务 

(SMS)功能的低成本手机。如果再在这 

个基本的平台上增加外部存储器,就可 

以开发出一个适合发达国家的支持彩色 

显示屏以及话音和SMS功能的入门级 

手机,。如果有更多的外部存储器,除了 

支持上述功能以外,还可以支持GPRS 

(达到多时隙1 2级)和WAP浏览器,从 

而能支持运营商增值业务,例如下载铃 

声、墙纸等等。增加一个应用处理器,以 

及一个高级操作系统(例如Symbi an, 

Microsoft Windows Mobile或Linux操作 

系统),就能实现智能手机的全部功能. 

如图5所示。 

Ultra Low Cost Phone for Develop- 

ing Countries(GSMA EMH Specs)= 

适合发展中国家的超低成本手机(满足 

GSMA的EMH计划) 

(下转64) 

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Telecom market技术前沿 

中不可避免的要遇到对数据库中数据进 

件的编辑修改,重新调整各条件间关 

之间的相互调用嵌套可能很复杂,在使 

行各种各样条件的查询、统计。两系统 

系。使用时只要提供数据库名称即可根 

用环节上要注意,否则不能达到超时的 

集成后,数据的综合利用价值大大提 

据数据库结构的描述生成相关数据,提 

检测和处理,对超时在不同的环节要考 

 

高,随之带来了新的查询与统计工作。 

示用户进行条件生成。

5.3模块功能 

传统的查询方法通过系统提供尽可能多 

3.

虑不同的处理,以便保证系统的安全和 

数据的正确与完整。 

的预定条件来查询、统计模块,以达到 

查询、统计模块一般都是独立的,且功 

能单一的模块,不仅模块数量庞大,而 

(1)可以选择多个数据库,但每个 

 

满足实际需要,但是用这种思路设计的 

库之间必须有可关联的关键字;

(2)可对任意字段施加任意各条件 

4.应用效果 

财务与销售系统集成软件在原兰州 

(3)操作比较符有部分相等、大于、 

炼油化工总厂财务处和经销公司同步投 

且灵活性极差,不能适应变化的需要。 

小于、不等于、不小于、不大于、恒等、 

入使用,各项功能和性能完全达到设计 

而集成后的系统中各类数据包括前面论 

属于、包含、为空、非空等11种; 

指标,使用效果良好。该系统集成开发 

述的标准数据库,标准名称快速输入、 

(4)逻辑操作符有:并且、或者 

成功,成功解决了双方数据的不一致性, 

系统运行支持数据库中的许多参数均可 

(5)生成的条件可编辑; 

保证了财务应收账款客户名与销售客户 

以成为查询统计模块支持参数,由此产 

(6)可任意选择生成数据的排序方式。 

名信息的统一。财务到销售的业务处理 

生了通用查询统计模块,即”条件生成 

3.5.4超时检测与处理 

更加简单方便,一般在3O秒内即可完成 

器 。在设定部分常用查询、统计条件 超时是指在应用程序运行期间等待 

笔结算单的财务业务处理,并且准确 

后,利用 条件生成器”根据运行环境 用户输入的时间超过某一设定极限值。 

无误,提高了工作效率,降低了差错率。 

或给出的参数自动提示操作员选择输入 

对于管理程序而言,由于操作员的工作 

并可以帮助财务与销售管理人员进行辅 

可能变化的查询、统计条件。这些约定 

都是在操作站上完成的,所以操作站一 

助决策.减少人为因素,使财务与销售 

条件的确定都是由操作员根据实际需要 

般都处于运行状态。此时大致会有两种 

决策更加科学合理。财务人员能够及 

来完成的,从而解决了不确定条件下的 

情况,一是用户有事离开,另一种就是 

时、准确地掌握销售与结算情况,销售 

模块设计问题。 

较长时间的无键盘操作。这两种情况对 

人员能够及时、准确地了解到客户货款 

”条件生成器”能够满足数据库查 系统安全性都是不利的,首先浪费大量 

的到账及余额情况,便于严格地按系统 

询、统计的需要,基本做到了程序与数 

的网络与系统资源,也有可能独占某些 

设置的客户状态进行业务处理。 

据无关,生成的条件是与数据库结构表 

数据,造成其他操作站不能访问,更为 

公用数据实现了标准化,确保了数 

中常用的条件值,同时考虑到操作员的 

危险的是如果有人趁机做一些数据处 

据一次录入,多次、多点跨部门使用的 

操作水平和错误检测的需要 所有生成 

理,可能会造成不可估量的损失。因此 

目的,提高了原独立系统的处理能力。 

的条件都是按照逻辑连接符、数据库字 

限制应用等待输入的时间是非常必要 

合理进行当期成本与利润的分配,减少 

段、比较连接符、条件匹配值四个部分 的。在关键输入窗1:3设置超时检验命 

了当期报表的调整次数,做到了预知当 

组成的。同时为用户提供了对已生成条 

令,为超时检验提供必要的条件,模块 

期收入、利润与成本之间的关系。匦碉 

手机开发商一直试图以最小的开发 

高集成度的RF解决方案并且集成了模 

Featurephones=多功能手机 

投资解决多种终端市场的需求。为满足 

拟基带和数字基带处理器,从而使得手 

Smartphones 智能手机 

这种需求,一个具有很强适应能力的平 

机开发商能够以低风险、高度的灵活性 

Entry Phone for Developed Countries=适合发 

台允许手机开发商重复利用其硬件和软 

和快速的面市时间满足低成本手机市场 

达国家的入门级手机 

件投资。OthelIo—G和AD6720平台的使 

的需求。 

Add Co—Pro:增加协处理器 

用灵活性有助于手机开发商很好地满足 

Entry Phone for Developing Countries:适合发 

这种需求。 

作者简介 

展中国家的八门级手机 

结论 

Kapi【M.kamara先生获得加拿大 

Voice/SMS Color Screen=话音和短信业务. 

低端手机市场为蜂窝手机市场提供 

新不伦瑞克大学工学学士学位和 

彩色显示屏 

了巨大的增长机遇。为了降低手机的成 

多伦多大学的硕士学位(M.A. 

sc)。他自1 996年起先后在AD【 

Add Memory 增加存储器 

本结构,半导体芯片供应商需要系统集 

公司设在美国、日本和中国台湾 

Othel Io-G Radio=Othel Io-G RF收发器 

成度高的低风险解决方案。将RF收发器 

的RF和无线系统部工作。他目前 

AD6720 Baseband=AD6720基带处理器 

功能和数字基带及模拟基带功能集成在 

居住于中国台湾台北市,联系方 

WAP Browser GPRS—WAP浏览器GPRS 

起,要获得满意的性能水平会带来很 

式:kapil.kamra@analog.com。 

B&W

Voice/SMS一黑白屏,话音和SMS卡 

大的风险。ADI公司已经开发出了一种 

囤ii砌 

通信市墙・2006年9月 

2024年10月9日发(作者:吕虹英)

维普资讯

Telecom market技术前沿 

探讨低成本GSM手机的解决之道 

美国模拟器件公司卡比尔坎瑞(Kapil M.Kamara) 

蜂窝手机市场日渐成熟,2005年销 了蜂窝业界的强烈关注,解决超低成本 

LOGIC=逻辑电路 

售量超过7.5亿部。整个手机市场可分 

市场问题对业界的半导体厂商影响最 

SRAM=静态随机存储器 

为两类.一类是发达国家中购买升级换 大。实际上.好几家半导体公司为了迎 

Displays=显示器 

代手机的老用户.另一类是发达国家和 

接提供30美元手机这个挑战,都正在尝 

Keypad=键盘 

发展中国家中购买第一部手机的新用 

试修改其蜂窝手机体系结构以便优化成 

Camera=照相机 

户。 

本和性能。 

USB-USB口 

升级换代的市场要求手机具有更多 

IR=红外线接Iq: 

的新功能.包括增强的音频和视频功 

典型的蜂窝手机体系结构 

SD/MMC=SD/MMC卡 

能 以便利用先进的空中接口,因为网 

在EMH计划出台之前.低成本蜂窝 

FLASH=闪存 

络从GSM演变到GPRS、EDGE.一直到 

电话的半导体器件通常由5个关键元件 

SOFTWARE=软件 

3G。这个市场还需要多模功能的手机一 

组成:如图1所示.包括射频(RF)收 

Memory=存储器 

在一个手机中包括多种蜂窝通信标准 

发器、功率放大器(PA)、模拟基带、数 

或者集成不同的无线通信技术。 

字基带和系统存储器。 

射频(RF)收发器的功能是运用适 

据GSM协会(GSMA)分析,手机 

当的信号处理对由天线检测到信号进行 

成本是影响新兴市场购买力的最大障 

数转换和数字处理。收发器通常采用 

碍。为了应对新兴市场的巨大需求. 接变频或者低中频(IF)体系结构来 

GSMA于2005年2月发布了新兴市场手 现。它还要对信号进行调理以便发送 

机(EMH)计划。EMH计划试图利用GSM 天线上。PA将发射信号放大到适当的 

的全球化经济来推动新的超低成本手机 度 以便将信号从手机发送到基站。 

市场细分.目标就是以30美元甚至更低 

图1.2005年典型低成本蜂窝手机 

模拟基带部分完成接收信号的模数 

的成本提供具备基本功能的GSM手机。 

的半导体器件组成 

转换和发射信号的数模转换。另外手机 

实际上.这个市场可能会成为蜂窝 

中音频处理和电源管理通常也在这里实 

业界的焦点。Merri ILynch财政分析公司 

<Translation of Figure 1> 

现。 

已经详细说明了他们称之为八个新兴的 

数字基带部分包括一个数字信号处 

Radio=射频 

国家的E-8 group。这些国家包括孟加 

理器(DSP)、微控制器(MCU)、片上存 

Analog Baseband=模拟基带 

拉国、中国、埃及、印度、印度尼西亚、 

Digital Baseband=数字基带 

储器和片上外围设备.包括液晶显示 

尼日利亚、巴基斯坦和越南,各国人1:3 

BPF T/R Switch=带通滤波器收发开关 

器、键盘和SIM卡接1:3等等。 

都超过7千万.但是移动电话普及率不 

OthelIo-G Di rect Conversion Transce!iver 

这部分还包括容量适中的闪存和静 

到30%。据Merril lLynch估计,这些国 

Othello—G直接变频收发器 

态随机存储器(SRAM)。图1所示的带 

家从2005年到201 0年将为全球蜂窝手 

Baseband A/D D/A=基带ADC.DAC 

通滤波器 (BPF)和收发(T/R)开关 

机市场贡献7亿多新用户。 

Control A/D.D/A:控制ADC.DAC 

模块为RF信号处理提供适当的带通滤 

服务于这个超低成本市场的手机要 

Power Management=电源管理 

波和收发开关。 

求有成熟的并且经过验证的技术。这些 

Voiceband codec:音频编解码器 

为了降低图1所示系统的成本.各 

手机需要具有适合本地制造的现成解决 

Stereo Audio D/A=立体声音频DAC 

半导体公司研究了各种不同成度的系统 

方案.并且考虑到多种市场的本地化需 

集成。至少有一家公司试图将RF收发 

Mic=麦克风 

求。 

器、模拟基带和数字基带功能集成到单 

Spk=扬声器 

支持GSMA的EMH计划的愿望引起 

PERIPHERALS:外围设备 

个硅片上。 

强信市埕・2006年9月 

维普资讯

技术前沿Telecom markeI 

与这种方法相关的技术风险是巨大 

的。其中有两大难题需要解决。第一是 

集成电路对射频性能的影响。RF电路处 

理的是从天线上接收的微伏级(p-V)信 

号。当电压相对较高的高频时钟信号和 

数字基带部分中其它信号都与RF电路 

集成在同一个硅片中时 要充分隔离RF 

信号会是很大的挑战。RF信号的恶化会 

影响射频信号的灵敏度,此外,任何数 

图2.基于ADI公司OthelIo—G收发 

。一隧 誊 

+ 

器和AD6720模拟基带和数字基带处理 

器的超低成本手机 

图3 ADI公司的AD6548 OthelIo— 

G框图 

字开关噪声耦合到射频发射部分都会导 

致发射噪声增加,它会干扰其它的手机 

用户.并且这是一项严格控制的指标。 

这些关键参数受到干扰的结果将直接影 

响到用户的音频质量 或者会妨碍手机 

获得认证机构的批准。无论哪种情况, 

芯片中存在上述问题的手机都不可能得 

到市场的认可。 

第二个需要解决的难题就是要应对 

半导体芯片封装的散热需求。在单芯片 

内具有如此多的信号处理活动,产生的 

热量可能会超过芯片可靠工作的程度。 

正是因为这个原因.有些半导体公司已 

经从芯片中去掉了电源管理功能。因 

此,他们已经将单芯片解决方案增加为 

双芯片解决方案。 

这种双芯片解决方案虽然解决了散 

热问题。但是。仍然存在着如何实现最 

佳RF功能的问题。 

种低风险、低成本的解决方案 

美国模拟器件公司(A n a I O g 

Devices

Inc简称ADI)已经推出了一 

种不同的体系结构 在解决了上述两个 

关键的技术难题的同时,也是一种高度 

集成解决方案。RF功能保持独立 采用 

的是获奖的AD6548 OthelIo-G RF收发 

器。该芯片是ADI公司创建的OthelIo 7 

直接变频系列RF收发器Ic中的最新一 

代产品。ADI公司的AD6720将数字基带 

和包括电源管理功能的模拟基带处理器 

集成到单芯片中。 

采用这种方法就消除了上述体系结 

构中存在的风险 同时也解决了对超低 

成本市场至关重要的成本问题。这种采 

用两颗芯片实现的手机体系结构方框图 

如图2所示。 

<Transl ation of Figure 2> 

PA 4-T/R Switch=PA和收发开关 

Othel10一G RF Transceiver=OthelIo-G 

RF收发器 

Radi0=RF 

Digital Baseband=数字基带 

Analog Baseband=模拟基带 

Flash=闪存 

Display=显示器 

Keypad=键盘 

SIM:SIM卡 

Mic:麦克风 

Speaker:扬声器 

AD6720 Integrated Analog/Digital Baseband 

Processor:AD6720集成模拟和数字基带处理 

器。 

ADI公司的AD6548 OthelIo-G RF 

收发器 

如果运用恰当的布线方法和最高集 

成度的元件,采用Othello-G收发器就 

可以实现有效面积仅为1 5 cm2的RF 

电路。OthelIo-G解决方案实现一个完 

整的双频、三频甚至四频RF电路仅需26 

个元件,其中大多数都是去耦电容。此 

设计仅需要3个关键元件:OthelIo-G收 

发器,一个集成的收发开关和PA,以及 

个集成匹配功能的声表(SAW)滤波 

器模块。 

OthelIo-G收发器采用5 mm×5 

mm的32引脚架构芯片级封装(LFCSP)。 

它包含一个直接变频的接收器部分、一 

种平移环路发射器体系结构、一个小数 

N分频锁相环频率合成器、集成的电源 

管理部分和内置晶体振荡器以及校准系 

统。该体系结构如图3所示。 

通信市强・2006年9月 

<Translation of Figure 3> 

T/R SW=收发开关 

Translational—Loop TX Modulator=平移 

环路发射模块 

TX LO1=发射本振1 

TXLO2=发射本振2 

Rx LO GEN=接收本振 

Loop FiIter=环路滤波器 

Frac—N Synth=小数N分频频率合成器 

LDO1=低压差稳压器1 

LDO2=低压差稳压器2 

LDO3=低压差稳压器3 

Serial Port=串行端13 

Baseband Chipset=基带芯片组 

选择直接变频接收器体系结构,将 

RF信号直接转换到基带,无需在中频进 

行信号处理和滤波,这样有很多的好 

处。首先,中频的消除降低了接收器路 

径的复杂度和成本,因为取消了中频滤 

波和增益电路。其次 由于只有一次频 

率转换,所以仅仅需要一个本地振荡 

器,从根本上避免了镜像频率。最后, 

当,基带增益和滤波电路的工作电流要 

低干采用中频和片上滤波器的电路。接 

收器体系结构集成了四个低噪声放大 

器,可支持全球GSM系统所采用的全部 

四个频带——850,900,1 800和1 900 

MHz。 

独立收发器的一个主要优势就是极 

高的灵敏度。OthelIo-G射频电路能达 

到一1 10 dBm的灵敏度(在天线端口测 

得),优于手机通过认证所需的最低指 

标一105 dBm整整5 dB。这在低成本手 

机中是一个巨大的优势 因为销售此类 

产品的许多国家都布署为数不多的基 

一 

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-re lecom market技术前沿 

站.优良的灵敏度使用户在远离基站的 

地方也可以保证通话质量。 

发射体系结构的一个关键要求就是 

手机不应该降低其它用户频谱的质量。 

Peripheral Subsystem=外围设备子系统 

I/o Control=I/o控制 

Baseband Control and Voiceband A/D 

语音操作都是必不可少的。电源管理部 

分包括蜂窝终端工作所需要的电压调节 

器和先进管理算法以便保证好的待机和 

通话时间一一一般情况下待机时间为 

D/A Concerters=基带、控制和话音ADC和 

DAC 

因此,发射器必须严格遵循GSM频谱模 

板要求,这样才能避免接收频带中出现 

不必要的杂散输出或噪声。Othello-G 

350小时,通话时间为4小时或者更长。 

为了帮助手机供应商解决面市时间 

问题.ADI公司提供一个完整的开发平 

Audio Subsystem=音频子系统 

Clock Management:时钟管理 

Power/Battery Management=电源和电 

收发器中采用的平移环路体系结构实现 

台——带有GSM协议栈Mercury参考 

平台.。该平台是一种功能完整的入门 了上述目标.而且在发射电路部分无需 

池管理 

外部滤波器。 

OthelIo-G体系结构还采用了一个 

小数N分频频率合成器以便产生发射和 

接收本振信号。它利用其全集成的环路 

滤波器、压控振荡器和阵列电路.可以 

快速锁定频率。它还在片内集成了一个 

晶体振荡器和阵列系统.从而无需传统 

的外部压控温度补偿晶体振荡器。 

OthelIo—G收发器中集成了完整的电源 

管理功能,可以直接连接电池并且无需 

外部元件.降低了复杂度。对该器件的 

控制,是通过一个通用串行接13总线来 

实现的。 

ADI公司的AD6720集成的模拟和 

数宇基带处理器 

AD6720是一个完全集成的基带处 

理器芯片,实现了典型的分立的模拟基 

带和数字基带处理器的全部功能。其高 

度可编程的体系结构和先进的通信电路 

为系统设计工程师提供了充分的灵活 

性。它可以通过修改软件以适应由于标 

准的变化和多种标准手机应用引起的严 

格要求。它采用一种先进的289球形焊 

点的1 2 X 1 2 mm的球栅阵列(BGA) 

封装。 

目 

图4 AD6720集成模拟和数宇基 

带处理器框图 

<Translation of Figure 4> 

Typical Digital Baseband Functional ity= 

典型的数字基带功能 

Typical Analog Baseband Functional ity= 

典型的模拟基带功能 

AD6 7 20的数字基带功能继承了 

ADI公司提供的受到业界公认和经过现 

场认证的SoftFone体系结构.目前有上 

百款手机在全世界网络中使用。它包括 

DSP

MCU 片上SRAM存储器.I/O控 

制和外围设备子系统。模拟基带功能包 

括控制、基带和话音ADC和DAC,以及 

音频子系统和时钟.还有电源和电池管 

理。 

数字基带部分采用ADSP21 8x DSP 

内核.这在A D l公司前几代的 

AD20msp430 SoftFone系列GSM数字基 

带处理器中是很普遍的。在1 8 V电源 

条件下,DSP工作的时钟速率可以高达 

91 MHz

从而可支持全速率(FR)、增 

强全速率(EFR)、半速率(HR)和自适 

应多速率fAMR)语音的编码和解码算 

法。ARM7内核的MCU子系统支持GSM 

协议栈软件、MMI软件以及测试和维护 

等业务。 

存储器子系统包括1 M b的片上 

SRAM存储器。这个相对较小的存储器 

对于支持新兴手机市场的低成本需求是 

至关重要的。外围设备子系统包括带有 

闹钟的实时时钟.支持诸如键盘、闪存 

接口、1.8 V和3 V SIM卡接口以及并 

行和串行显示器接口等主要外围设备。 

模拟基带部分实现可编程背光灯控 

制、可编程电源和时钟管理。音频部分 

实现8 kHz和1 6 kHz的话音编解码、麦 

克风偏置和音频PA.这些功能对正常的 

通信市塌・2006年9月 

级手机,支持黑白或彩色显示屏。开发 

商可以按照要求修改并定制该平台。 

灵活性是关键 

AD6548 Othello-G RF收发器和 

AD6720基带处理器的结合具有极大的 

灵活性.可以开发出能支持多样化市场 

的手机。只要一个黑白显示屏.就可以 

成为一个支持话音和短信息业务 

(SMS)功能的低成本手机。如果再在这 

个基本的平台上增加外部存储器,就可 

以开发出一个适合发达国家的支持彩色 

显示屏以及话音和SMS功能的入门级 

手机,。如果有更多的外部存储器,除了 

支持上述功能以外,还可以支持GPRS 

(达到多时隙1 2级)和WAP浏览器,从 

而能支持运营商增值业务,例如下载铃 

声、墙纸等等。增加一个应用处理器,以 

及一个高级操作系统(例如Symbi an, 

Microsoft Windows Mobile或Linux操作 

系统),就能实现智能手机的全部功能. 

如图5所示。 

Ultra Low Cost Phone for Develop- 

ing Countries(GSMA EMH Specs)= 

适合发展中国家的超低成本手机(满足 

GSMA的EMH计划) 

(下转64) 

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Telecom market技术前沿 

中不可避免的要遇到对数据库中数据进 

件的编辑修改,重新调整各条件间关 

之间的相互调用嵌套可能很复杂,在使 

行各种各样条件的查询、统计。两系统 

系。使用时只要提供数据库名称即可根 

用环节上要注意,否则不能达到超时的 

集成后,数据的综合利用价值大大提 

据数据库结构的描述生成相关数据,提 

检测和处理,对超时在不同的环节要考 

 

高,随之带来了新的查询与统计工作。 

示用户进行条件生成。

5.3模块功能 

传统的查询方法通过系统提供尽可能多 

3.

虑不同的处理,以便保证系统的安全和 

数据的正确与完整。 

的预定条件来查询、统计模块,以达到 

查询、统计模块一般都是独立的,且功 

能单一的模块,不仅模块数量庞大,而 

(1)可以选择多个数据库,但每个 

 

满足实际需要,但是用这种思路设计的 

库之间必须有可关联的关键字;

(2)可对任意字段施加任意各条件 

4.应用效果 

财务与销售系统集成软件在原兰州 

(3)操作比较符有部分相等、大于、 

炼油化工总厂财务处和经销公司同步投 

且灵活性极差,不能适应变化的需要。 

小于、不等于、不小于、不大于、恒等、 

入使用,各项功能和性能完全达到设计 

而集成后的系统中各类数据包括前面论 

属于、包含、为空、非空等11种; 

指标,使用效果良好。该系统集成开发 

述的标准数据库,标准名称快速输入、 

(4)逻辑操作符有:并且、或者 

成功,成功解决了双方数据的不一致性, 

系统运行支持数据库中的许多参数均可 

(5)生成的条件可编辑; 

保证了财务应收账款客户名与销售客户 

以成为查询统计模块支持参数,由此产 

(6)可任意选择生成数据的排序方式。 

名信息的统一。财务到销售的业务处理 

生了通用查询统计模块,即”条件生成 

3.5.4超时检测与处理 

更加简单方便,一般在3O秒内即可完成 

器 。在设定部分常用查询、统计条件 超时是指在应用程序运行期间等待 

笔结算单的财务业务处理,并且准确 

后,利用 条件生成器”根据运行环境 用户输入的时间超过某一设定极限值。 

无误,提高了工作效率,降低了差错率。 

或给出的参数自动提示操作员选择输入 

对于管理程序而言,由于操作员的工作 

并可以帮助财务与销售管理人员进行辅 

可能变化的查询、统计条件。这些约定 

都是在操作站上完成的,所以操作站一 

助决策.减少人为因素,使财务与销售 

条件的确定都是由操作员根据实际需要 

般都处于运行状态。此时大致会有两种 

决策更加科学合理。财务人员能够及 

来完成的,从而解决了不确定条件下的 

情况,一是用户有事离开,另一种就是 

时、准确地掌握销售与结算情况,销售 

模块设计问题。 

较长时间的无键盘操作。这两种情况对 

人员能够及时、准确地了解到客户货款 

”条件生成器”能够满足数据库查 系统安全性都是不利的,首先浪费大量 

的到账及余额情况,便于严格地按系统 

询、统计的需要,基本做到了程序与数 

的网络与系统资源,也有可能独占某些 

设置的客户状态进行业务处理。 

据无关,生成的条件是与数据库结构表 

数据,造成其他操作站不能访问,更为 

公用数据实现了标准化,确保了数 

中常用的条件值,同时考虑到操作员的 

危险的是如果有人趁机做一些数据处 

据一次录入,多次、多点跨部门使用的 

操作水平和错误检测的需要 所有生成 

理,可能会造成不可估量的损失。因此 

目的,提高了原独立系统的处理能力。 

的条件都是按照逻辑连接符、数据库字 

限制应用等待输入的时间是非常必要 

合理进行当期成本与利润的分配,减少 

段、比较连接符、条件匹配值四个部分 的。在关键输入窗1:3设置超时检验命 

了当期报表的调整次数,做到了预知当 

组成的。同时为用户提供了对已生成条 

令,为超时检验提供必要的条件,模块 

期收入、利润与成本之间的关系。匦碉 

手机开发商一直试图以最小的开发 

高集成度的RF解决方案并且集成了模 

Featurephones=多功能手机 

投资解决多种终端市场的需求。为满足 

拟基带和数字基带处理器,从而使得手 

Smartphones 智能手机 

这种需求,一个具有很强适应能力的平 

机开发商能够以低风险、高度的灵活性 

Entry Phone for Developed Countries=适合发 

台允许手机开发商重复利用其硬件和软 

和快速的面市时间满足低成本手机市场 

达国家的入门级手机 

件投资。OthelIo—G和AD6720平台的使 

的需求。 

Add Co—Pro:增加协处理器 

用灵活性有助于手机开发商很好地满足 

Entry Phone for Developing Countries:适合发 

这种需求。 

作者简介 

展中国家的八门级手机 

结论 

Kapi【M.kamara先生获得加拿大 

Voice/SMS Color Screen=话音和短信业务. 

低端手机市场为蜂窝手机市场提供 

新不伦瑞克大学工学学士学位和 

彩色显示屏 

了巨大的增长机遇。为了降低手机的成 

多伦多大学的硕士学位(M.A. 

sc)。他自1 996年起先后在AD【 

Add Memory 增加存储器 

本结构,半导体芯片供应商需要系统集 

公司设在美国、日本和中国台湾 

Othel Io-G Radio=Othel Io-G RF收发器 

成度高的低风险解决方案。将RF收发器 

的RF和无线系统部工作。他目前 

AD6720 Baseband=AD6720基带处理器 

功能和数字基带及模拟基带功能集成在 

居住于中国台湾台北市,联系方 

WAP Browser GPRS—WAP浏览器GPRS 

起,要获得满意的性能水平会带来很 

式:kapil.kamra@analog.com。 

B&W

Voice/SMS一黑白屏,话音和SMS卡 

大的风险。ADI公司已经开发出了一种 

囤ii砌 

通信市墙・2006年9月 

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