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基帶芯片

  • 基帶芯片
  基帶芯片是用來合成即將發(fā)射的基帶信號(hào),或?qū)邮盏降幕鶐盘?hào)進(jìn)行解碼。具體地說,就是發(fā)射時(shí),把音頻信號(hào)編譯成用來發(fā)射的基帶碼;接收時(shí),把收到的基帶碼解譯為音頻信號(hào)。同時(shí),也負(fù)責(zé)地址信息(手機(jī)號(hào)、網(wǎng)站地址)、文字信息(短訊文字、網(wǎng)站文字)、圖片信息的編譯。

組成

  基帶芯片可分為五個(gè)子塊:CPU處理器、信道編碼器、數(shù)字信號(hào)處理器、調(diào)制解調(diào)器和接口模塊。
  CPU處理器對(duì)整個(gè)移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行控制和管理,包括定時(shí)控制、數(shù)字系統(tǒng)控制、射頻控制、省電控制和人機(jī)接口控制等。若采用跳頻,還應(yīng)包括對(duì)跳頻的控制。同時(shí),CPU處理器完成GSM終端所有的軟件功能,即GSM通信協(xié)議的layer1(物理層)、layer2(數(shù)據(jù)鏈路層)、layer3(網(wǎng)絡(luò)層)、MMI(人-機(jī)接口)和應(yīng)用層軟件。
  信道編碼器主要完成業(yè)務(wù)信息和控制信息的信道編碼、加密等,其中信道編碼包括卷積編碼、FIRE碼、奇偶校驗(yàn)碼、交織、突發(fā)脈沖格式化。
  數(shù)字信號(hào)處理器主要完成采用Viterbi算法的信道均衡和基于規(guī)則脈沖激勵(lì)-長期預(yù)測技術(shù)(RPE-LPC)的語音編碼/解碼。
  調(diào)制/解調(diào)器主要完成GSM系統(tǒng)所要求的高斯最小移頻鍵控(GMSK)調(diào)制/解調(diào)方式。
  接口部分包括模擬接口、數(shù)字接口以及人機(jī)接口三個(gè)子塊;
  (1)模擬接口包括;語音輸入/輸出接口;射頻控制接口。
  (2)輔助接口;電池電量、電池溫度等模擬量的采集。
  (3)數(shù)字接口包括;系統(tǒng)接口;SIM卡接口;測試接口;EEPROM接口;存儲(chǔ)器接口;ROM接口主要用來連接存儲(chǔ)程序的存儲(chǔ)器FLASHROM,在FLASHROM中通常存儲(chǔ)layer1,2,3、MMI和應(yīng)用層的程序。RAM接口主要用來連接存貯暫存數(shù)據(jù)的靜態(tài)RAM(SRAM)。
 

區(qū)別

  傳統(tǒng)的說,一個(gè)手機(jī)包括很多部分,學(xué)一件東西,首先我們從簡單入手,假設(shè)我所要了解的手機(jī)只有最基本的功能--打電話發(fā)短信,那么這個(gè)手機(jī)應(yīng)該包括以下幾個(gè)部分,①射頻部分,②基帶部分,③電源管理,④外設(shè),⑤軟件。
  從去年MTK刮起一陣旋風(fēng),大江南北70%的國產(chǎn)手機(jī)都是基于MTK平臺(tái)的,MTK平臺(tái)的6117,6119,6228,6305等一系列的芯片組代號(hào)紅遍手機(jī)行業(yè),但它們之間是怎樣的聯(lián)系呢?有人誤解這些芯片組代號(hào)是MTK平臺(tái)的代號(hào),按照我的理解,61xx系列是射頻芯片組;62xx系列是基帶芯片組;63xx系列是電源管理芯片組,每一種MTK平臺(tái)是這三種芯片組的組合,其中由于基帶芯片組的重要性更高,所以一般以基帶芯片組的代號(hào)來代指該MTK平臺(tái)。
 ?、偕漕l部分;一般是信息發(fā)送和接收的部分;
  ②基帶部分;一般是信息處理的部分;
 ?、垭娫垂芾?;一般是節(jié)電的部分,由于手機(jī)是能源有限的設(shè)備,所以電源管理十分重要,MTK做得好一個(gè)很大的原因就是電源管理做的好。
  ④外設(shè);一般包括LCD,鍵盤,機(jī)殼等;
 ?、蒈浖?;一般包括系統(tǒng),驅(qū)動(dòng),中間件,應(yīng)用四大部分;
  基帶芯片是整個(gè)手機(jī)的核心部分,這個(gè)就好比電腦的主機(jī),其它都是外設(shè)。傳統(tǒng)的基帶芯片分為ABB和DBB兩個(gè)部分,BB是Baseband的縮寫,別想歪了,現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)小說太多,很多詞都有了特殊的含義,但其實(shí),它們真的很樸實(shí)。A是ANALOG的縮寫,D是DIGITAL的縮寫。
  為什么會(huì)有ABB呢,因?yàn)榛鶐酒还馓幚頂?shù)字信號(hào),也有可能處理模擬信號(hào),最常見的就是聲音的捕捉和合成轉(zhuǎn)換,不要幻想手機(jī)中的聲音是數(shù)字編碼的,早期的大哥大根本沒有那個(gè)處理能力。
  DBB又是干什么的呢?在手機(jī)行業(yè)中,有一個(gè)潛規(guī)則,定義雙芯片解決方案為smartphone,單芯片解決方案為feature phone,所謂的單雙芯片就是DBB的核心部分。一般情況這種核心芯片的價(jià)格不菲,低端手機(jī)為了節(jié)約成本,只內(nèi)嵌一個(gè)MCU芯片,成本稍高的中高端手機(jī)額外內(nèi)嵌一個(gè)DSP芯片。還有一些高端手機(jī)的DBB有三個(gè)芯片,一個(gè)ARM7的主管通信部分,一個(gè)ARM9的充當(dāng)MCU負(fù)責(zé)應(yīng)用,一個(gè)DSP專用芯片負(fù)責(zé)大計(jì)算編解碼的,隨著硬件成本在手機(jī)中的比重越來越低,三芯片的解決方案可能將會(huì)是主流。
  MCU和DSP充當(dāng)DBB的CPU是整個(gè)手機(jī)主機(jī)的靈魂,但這不意味著其他的就可要可不要,手機(jī)有串口,有紅外,有藍(lán)牙,有sim卡,有鍵盤,有內(nèi)存,有LCD,有USB…基帶芯片上要支持這些東西,光說說是做不到的,有復(fù)雜的總線,石英鐘,附加安全芯片等等,也可能是基帶芯片上捆綁的附屬品?;鶐酒由匣就庠O(shè)的成本通常也叫BOM成本。
  手機(jī)終端中最重要的核心就是射頻芯片和基帶芯片。射頻芯片負(fù)責(zé)射頻收發(fā)、頻率合成、功率放大;基帶芯片負(fù)責(zé)信號(hào)處理和協(xié)議處理。
  在TD-SCDMA終端發(fā)展中,處于產(chǎn)業(yè)鏈上游位置終端芯片方案的研發(fā)進(jìn)展是推動(dòng)TD產(chǎn)業(yè)商用化深入的關(guān)鍵。只有射頻收發(fā)和基帶芯片相互配合,才能共同完成中國3G芯片產(chǎn)業(yè)鏈的完整布局。
  但射頻芯片跟基帶芯片相比,中國廠商的力量明顯薄弱。從廠商數(shù)量和融資規(guī)模來看就可見一斑。
  射頻芯片簡單的說就是接收信號(hào)和發(fā)送信號(hào)。我們的手機(jī)接打電話和接收短信時(shí)主管與基站通信的部分。
  射頻原理,全天下的都差不多一樣,兩條通道,一條發(fā)射,一條接收,但只有一根天線,一般是由一個(gè)開關(guān)(switch)來切換接收和發(fā)送的狀態(tài)。有人要問,"何時(shí)切換?我打電話的時(shí)候既接收信號(hào)又發(fā)送信號(hào),怎么沒有感覺到切換呀!",這個(gè)開關(guān)切換速度非常快,就好比我們平時(shí)在電腦上可以同時(shí)下載和上傳多個(gè)文件而感覺不出來是通過一根網(wǎng)線做到的一樣。
  我們的手機(jī)是數(shù)字手機(jī),所以要處理的都是數(shù)字信號(hào),而射頻發(fā)射的都是模擬信號(hào),所以這個(gè)有一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換的過程,數(shù)模轉(zhuǎn)換的部分可能被包含在基帶芯片中也可能被包含在射頻芯片中。MTK平臺(tái)的就包含在基帶芯片中。
  數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)后信號(hào)非常的弱,不足以發(fā)送給基站,所以一般射頻芯片中都有一個(gè)PA功放,功放顧名思義就是將功率放大,功率放大的代價(jià)就是電源消耗嚴(yán)重,所以我們打電話的時(shí)候特別的消耗電,那一般不打電話時(shí)也有信號(hào)發(fā)送給基站啊,要不手機(jī)上的信號(hào)怎么忽強(qiáng)忽弱的,對(duì)的,但是沒有電話時(shí)射頻信號(hào)一般發(fā)送的周期特長,比通話時(shí)信號(hào)發(fā)送的頻率要低的多,所以這時(shí)不太耗電。
  發(fā)送的通道要比接收的多一個(gè)振蕩器,為啥要多個(gè)振蕩器呢?我們都知道目前世界上有850MHz/900MHz/1800MHz/1900MHz四個(gè)GSM手機(jī)頻段,這個(gè)頻段是啥意思?以900MHz為例,就是一秒鐘傳輸9億個(gè)信號(hào),換句話說每傳輸一個(gè)信號(hào)的時(shí)間間隔是9億分之一秒,那么這個(gè)時(shí)間間隔由誰來把關(guān)呢?就是由這個(gè)振蕩器,這個(gè)振蕩器的震蕩頻率就是采用的頻段標(biāo)準(zhǔn)。
  于是我們理理思路;
  發(fā)射端;
  數(shù)字信號(hào)-->DAC(數(shù)模轉(zhuǎn)換)-->混頻器(與振蕩器混合)-->發(fā)射功放-->發(fā)射
  接收端;
  數(shù)字信號(hào)<--ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換)<--濾波器<--接收功放<--接收
  下劃線的部分為MTK平臺(tái)射頻芯片集成的功能,這就是一個(gè)射頻原理框架,是不是所有的射頻都一樣?只除了振蕩頻率不一樣。
  其實(shí)不是的,現(xiàn)在只是在硬件層面,在軟件層面每個(gè)手機(jī)射頻芯片中還有射頻協(xié)議棧,GSM的是GSM協(xié)議棧,CDMA的是CDMA協(xié)議棧,WCDMA的是WCDMA協(xié)議棧,每個(gè)都不一樣,傳說中的ttpcom公司就是依靠著GSM協(xié)議棧發(fā)家的,這個(gè)所謂的協(xié)議棧有點(diǎn)象我們的ip協(xié)議,定義了一系列的傳輸規(guī)則,所以兩部手機(jī)通信不僅是因?yàn)樗麄兊念l率相同,也因?yàn)樗麄兪褂孟嗤膮f(xié)議棧。
  在寫windows編程時(shí),盡管我們不曉得網(wǎng)卡如何傳輸數(shù)據(jù),但我們只需要根據(jù)編程定義中的socket使用方法來寫程序,我們就能夠?qū)懢W(wǎng)絡(luò)應(yīng)用,同樣道理,我們只要知道GSM協(xié)議如何傳輸信息,那么我們就可以將信息通過射頻傳輸出去,這個(gè)類似socket的方法就是我們所謂的AT命令,射頻芯片數(shù)模轉(zhuǎn)換后的信號(hào)就是AT命令,有了AT命令就有了可以識(shí)別的數(shù)字信號(hào),手機(jī)可以做相應(yīng)處理,所以手機(jī)上的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)豐富都是多虧了AT命令的出現(xiàn)。
  所以,簡單的說,射頻芯片就是起到一個(gè)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的作用。
 

發(fā)展趨勢

  未來TD-LTE手機(jī)基帶芯片主流是28nm單芯片方案。TD-LTE手機(jī)基帶芯片的研發(fā)進(jìn)度目前來看是受制于28nm的產(chǎn)能瓶頸和TDSCDMA與TD-LTE的研發(fā)難度,預(yù)計(jì)要到2014年多個(gè)公司的基帶芯片方案才能量產(chǎn)上市,我們認(rèn)為這個(gè)也是中國的TD-LTE商用的大前提。因此預(yù)計(jì)中國TD-LTE在2014年將迎來大規(guī)模商用化的春天。


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