Marvell PXA 1802 LTE多模单芯片完全解密

2012-10-19 11:20:49来源: EEWORLD
移动通信进入LTE(长期演进)时代,必然带来技术上的创新。LTE技术的采用,能提升频谱效率,使用户享用超高数据率。在全球积极推出商用LTE服务的同时, 国内的运营商将在TD-SCDMA与TD-LTE方面兼顾发展,需要解决二者共存问题。 LTE还首次把TDD(时分双工)和FDD(频分双工)技术统一起来,基于同一核心网共享设备和网络管理,平衡网络的覆盖和容量,减轻互操作和漫游压力,有效地利用频谱和地域资源。无疑,这一切对于当前LTE通信处理器芯片技术水平,掀起了一场前所未有的挑战。
 
单模LTE产品相比, 多模在设计上,除了需要处理好高集成度带来的复杂问题,还需要解决好产品的功耗、性价比和稳定性问题。本文简介Marvell推出的新品PXA1802多模调制解调器的整体性能、系统结构、功能特色和典型应用。 PXA1802 是单芯片基带调制解调器,可支持TDD和FDD LTE制式,支持GSM、EDGE、WCDMA、TD-HSPA+、HSPA+等多模,成为LTE新贵。
 
整体性能
调制解调器PXA1802的整体特性可以从蜂窝网络系统、调制解调器和多重无线平台三方面来描述。
  • 蜂窝移动网络特性:
    * LTE平台解决方案: 支持LTE FDD/TDD, Release 9, Category 4:下行150Mbps,上行50Mbps;支持相应的带宽选项
    * 3G平台解决方案: 支持Release 8 TD-HSPA+, DLDC, 下行8.4Mbps, Release 7 HSPA+, 下行21Mbps
    * 协议堆栈: 支持蜂窝网络2G/3G/4G协议堆栈
    * 射频解决方案: 支持多频LTE,多频段3G, 四频EDGE,DigRF3G和DigRF4G接口
  • 调制解调器特性
    * 调制解调RISC内核:ARM 9,带有数据包处理加速器; L1指令和数据高速缓存(Cache), L2缓存, 指令紧耦合内存(ITCM),数据紧耦合内存(DTCM)
    * 信号处理DSP内核: 微信号处理架构VLIW DSP内核, L1指令和数据高速缓存, 指令和数据SDRAM
  • 无线平台特性
    * 支持3G/无线局域网(WLAN)/蓝牙(BT)/FM/GSP/NFC 共存
    * 支持IP多媒体子系统(IMS),IP语音(VoIP)和其他运营商高级服务
    * 多天线输入输出(MIMO)技术,波束成形技术
值得一提的是,设计当初,便考虑了当前国际上LTE网络已有相当地区采用FDD制式,设计方案上从一开始就选择支持TDD和FDD,以致整体配置上避免重叠。实际上,LTE虽然存在TDD和FDD两大阵营,但其区别仅占很小比例,主要体现在底层上的区别,而在协议栈层面大都是一样。共享资源的结果,是设计趋于合理,体积减小,功耗降低。
 
芯片外观
 

图一. 调制解调器PXA1802芯片外观

图一为PXA1802芯片的外观。 采用40纳米半导体工艺的PXA1802芯片,集成度高,体积小,功耗低。芯片尺寸也减小到 9mm x 9mm。 封装采用JEDEC 标准。整个芯片又轻又薄。不难理解,由此构成的终端产品,在功耗上大为降低。另外,在设计智能终端时,利用这样的通信处理器,配置应用处理器AP,相对也比较灵活。 例如,选择一个高端的AP,便可构筑一个比较高端的手机。
 
框图一览
                        图二. PXA1802 芯片体系结构方框图
 
分析PXA 1802的单芯片系统框架图,可以看出,芯片内部设计注重在硬件上集成了主要功能, 也集成了内存LPDDR1 以期达到速率提高和性能优化的目的。硬件架构包括数字信号处理器DSP)、基带处理器、电源管理单元(PMU)、直接内存访问(DMA)和各种外部接口。在芯片外部,主要就是要加上电源处理器PMIC、存储器Memory、SD卡和射频RF的芯片,整个系统就成形了。PXA1802内部集成的LPDDR1无需额外DDR,从而进一步降低了整体平台的成本。  如果要结合WI-FI产品,可再添加一个WI-FI芯片。
 
由于整体布局简明合理,紧凑灵活,接口丰富,芯片具有轻薄、高效的基因,从而在最新的LTE和TD-SCDMA终端上,容易实现以低成本得到快速应用的效果。
 
芯片特点
综上所述,PXA1802是一个高集成度多模单芯片。 它具有“三高”的特点。
  • 高集成度:支持FDD/TDD LTE/WCDMA/TD-SCDMA/GSM制式, 将五模集成于同一芯片。同时集成LPDDR1。
  • 高性能:支持下行150Mbps,上行50Mbps。支持双流波束成形,硬件支持祖冲之加密算法,支持2G/3G和 LTE的双待双连接。
  • 高成熟度:完成并通过国内主要的IOT测试,体现出芯片和系统具备良好的稳定性。
实用优势
从接入角度出发,该单芯片可以支持双连接,语音和数据的双连接。在支持语音的时候,利用现已成熟的2G或者3G;在承接4G业务时,则通过LTE网络运行。从而,当2G和3G在工作的同时,与其独立的LTE可以承载数据业务。这样带来的好处是显而易见的。
 
移动演进面临的问题并非来自TD-LTE本身,更多是3G与4G之间的融合和跟进。考虑到LTE在建网初期,覆盖率和接入稳定性尚未一步到位,处理器芯片的设计除了支持LTE以外,还要支持TD-SCDMA、WCDMA和GSM标准。尤其是,为了满足不同运营商在引入LTE网络后,对语音业务支持的要求,芯片PXA1802提供了支持单卡双待双连接方案。
 
TD-LTE为例,作为纯IP网络,并不直接支持语音,要把整个网络改造成VoLTE,需要一段时间。双连接的概念是采用分头并进的方式,在数据通过LTE的同时,利用2G或3G网络支持电话,从而简便地实现了数据和语音的传输。
 
典型应用
芯片PXA1802可为高带宽需求的移动应用和多媒体设备提供所需的性能。它的产品形态包括数据卡、移动热点、软件狗等,并支持智能手机、平板电脑、笔记本电脑的移动连接,从而满足浏览网页、倾听音乐、3D游戏、视频带宽的用户体验。例如,LTE-MiFi 移动热点便是一项典型的LTE应用,特别是其待机电流低功耗小的优势,颇受市场关注。 在PXA1802基础上,集成应用处理器AP功能,外挂视频、GPS、电源管理、eMMC、WI-FI等,就能形成一个LTE多模手机的解决方案。
 
总之,单芯片多模LTE通信处理器的设计,能较好地解决TD-SCDMA和LTE共存和融合问题,又兼顾FDD和TDD两大阵营,适应国际市场,实现通信系统3G/4G平滑交接演进,使未来网络与移动终端设备的无缝连接成为可能。

关键字:Marvell

编辑:冀凯 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/xfdz/2012/1019/article_16243.html
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