移动终端基带芯片设计发展现状及趋势分析

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1、专题：2007年中国国际通信展移动终端基带芯片设计发展现状及趋势分析王锦山中兴通讯股份有限公司【摘要】文章介绍了移动终端基带芯片设计的发展历程，分析了3G终端基带芯片的研发现状并且给出了3G双模基带芯片的功能框图，接着介绍了3G终端单芯片设计趋势，随后分析了移动WiMAX终端芯片设计，最后指出移动终端基带芯片的发展趋势将是基于统一无线架构的多模基带芯片。【关键词】移动终端3G终端移动WiMAX基带芯片1引言未来的移动通信系统将基于开放的无线结构来保证单个终端能够无缝地和自动地连接到本地高速无线接入系统，当用户在办公室、家里、机场、商场时，这时无线接入网（无

2、线局域网、宽带无线接入、无线本地环）是可用的，当用户到了移动区（如高速公路、海滩、偏远地区等），同一个终端可以自动切换到无线移动网络（如GPRS、WCDMA、CDMA2000、WiMAX、TD-SCDMA等）[1]。从ITU的定义可以看出，在Beyond3G时代一定将是多无线电环境，包括卫星通信、蜂窝移动通信（GSM/GPRS/WCDMA、IS-95/CDMA2000/EV－DO或者EV-DV、TD-SCDMA）、WLAN、PAN（如蓝牙和超宽带等）、WiMAX、B3G等组成。结合CDMA2000到EV-DV和EV-DO以及R99到HSDPA的演进看，无线

3、接入网络侧不可能演进，只有革命。从1G→2G，2G→3G看，分别解决了无线语音、数据和多媒体的从无到有，那么B3G断无必要做一个无所不能的系统，因此补充比无所不包更重要。融合将在业务和终端层面实现[2]。移动通信系统的发展给移动终端的设计带来越来越大的挑战，因此我们需要研究移动终端设计的复杂性。移动终端的性能和成本主要体现在芯片上特别是基带芯片上，移动终端的研发重点是终端基带芯片。2移动终端基带处理芯片研发移动通讯系统从2G、2.5G发展到今天的3G，其基带芯片也随之进行变化。下面重点分析手机基带芯片的体系架构。2.12G/2.5G/3G基带芯片2G/2

4、.5G手机发展的中期，基带数字处理功能以及手机基本外围功能都集中到单片SOC中，其基本构架都采用了MCU+DSP的双核结构。其中在加速器及基带专用外设的配合下，DSP子系统通过软件完成所有物理层功能；而MCU主要运行物理层控制软件、协议栈软件和应用软件。3G手机基带芯片正处于发展阶段，已公开推出方案的厂商并不多。与2G基带芯片相比较，3G手机解决方案大大加强了手机应用处理能力。解决方案的代表为TI公司推出收稿日期：2007年9月9日的OMAP平台，OMAP平台为结合基带处理和应用处理的多移动终端基带芯片设计发展现状及趋势分析专题：2007年中国国际通信展

5、种结构的平台，如单芯片应用处理器（ARM）＋基带MODEM(ARM+DSP)，基带处理芯片＋应用处理器双芯片方案等。而Qualcomm公司推出的WCDMA方案中，在基带芯片中采取了应用处理器＋双DSP结构。2.22G/2.5G/3G基带芯片特点（1）从2G到3G手机芯片，基带芯片功能和性能的变化主要有：◆通过提高处理器性能或嵌入专门的应用处理器核等方式增强了应用功能；◆基带芯片的集成度一直在提高，如许多厂商将模拟基带和数字基带合二为一，另外许多厂商集成了更多的应用接口，如Camera、USB等等；◆MCU和DSP的处理能力不断增强。即使这样，考虑到功耗、处

6、理的实时性、性能等诸多因素，在WCDMA基带芯片中，增加了大量的加速模块和引擎；◆通过工艺的提升或其他设计思路，基带芯片的功耗不断的降低；◆多模基带芯片是发展的趋势，如目前推出的3G基带芯片大都支持GSM/GPRS和WCDMA两种模式；Qualcomm公司甚至计划推出CDMA2000、WCDMA、GPRS/GSM多模基带芯片。（2）基带芯片的结构仍然以MCU+DSP双处理器核为基本结构，但MCU和DSP的处理能力一直在增强；MCU子系统和DSP子系统之间的数据交互也从简单的双端口RAM改变为多总线共享资源的方式；一些厂商采用了AMBA的Multi-Laye

7、r总线协议。（3）片内嵌入大容量SRAM存储器已非常普遍，有利于降低功耗，减少系统成本；Intel还嵌入了大容量的FLASH。扩展存储器普遍支持SDRAM和NANDFLASH等等。在存储器组织方面，MCU和DSP有自身子系统的Cache，或L2Cache，有共享的片内SRAM，共享的外扩存储器。（4）外设方面，除传统的SCU、MMI和通讯接口外，增加了USB、MMC等新功能；对于双核而言，许多厂家采用了共享部分外设的方式。基带芯片包含与模拟基带芯片和RF芯片通讯的专用接口，各个厂家有差异。（5）DSP子系统仍然是基带处理的重点，其中包含了许多硬件加速器和相

8、关处理模块；在2G时代，基带芯片中物理层基本由DSP软件完成，而在