(一)移動終端發展
一部手機要實現最主要的功能—打電話發短信,這個手機就要包含下面幾個部分:射頻部分、基帶部分、電源管理、外設、軟件等。回想一下移動手機的發展史:
1,功能手機(Feature Phone):僅僅用基帶芯片。僅僅能用來打電話、發短信。
2,多媒體手機:使用基帶芯片+協處理器加速單元。在功能機的基礎上,添加了多媒體功能(如視頻、音樂)。MTK就是在多媒體手機時代崛起的。當然要歸功於廣大”山寨機“。MTK基帶芯片中除了CPU以外,還集成了非常多外設控制器。Feature Phone的功能,基本上取決於基帶芯片所支持的外設功能。
3。智能手機:採用應用處理器AP+基帶處理器CP。AP可看做傳統計算機。CP可看做無線modem。
AP、CP間的接口技術有SPI、UART、USB、SDIO、shareMemory等等。AP、CP間的通信可通過傳統AT命令、MBIM等進行,完畢通話、短消息、移動上網等功能。
功能手機和智能手機的差別在於:功能機相當於不斷添加應用功能的無線通信終端。無操作系統;而智能機相當於添加了無線通信功能的掌上電腦,其軟件體系類似於PC軟件體系--操作系統+應用軟件的組合。智能手機的兩大最廣的操作系統是Android和IOS系統。
智能機中還會有專門用於圖像處理的GPU。且GPU功能會越來越發達,如此我們才干在智能機上看高清電影、玩高畫質游戲。
高通的基帶芯片有着業界最高的性能。GPU這塊nVidia是有率先水平,TI的AP則獨領風騷。未來移動芯片的發展是基帶、射頻、AP甚至GPU通通集成到一顆芯片上--SoC技術,這樣才干做出最低的功耗、最小面積的芯片。本文簡單描寫敘述基帶芯片的作用和構成。
(二)什么是基帶芯片
移動終端支持何種網絡制式是由基帶芯片模式所決定,而支持何種頻段則由天線和射頻模塊所決定,基帶芯片完畢移動終端的接入功能。眼下基帶處理器是一種高度復雜系統芯片(SoC)。它不僅支持幾種通信標准(包含GSM、CDMA 1x、CDMA2000、WCDMA、HSPA、LTE等),並且提供多媒體功能以及用於多媒體顯示器、圖像傳感器和音頻設備相關的接口、為了進一步簡化設計,這些編譯電路所須要的電源管理電路也日益集成於當中。
射頻部分和基帶部分是基帶芯片的核心。
眼下的主流是將射頻收發器(小信號部分)集成到手機基帶中。未來射頻前端也有可能集成到手機基帶里,而隨着模擬基帶和數字基帶的集成越來越成為必定的趨勢,射頻可能終於將被全然集成到手機基帶芯片中。射頻部分通常是信息發送和接收的部分。基帶部分通常是信息處理的部分。基帶芯片就是用來合成即將發射的基帶信號,或對接收到的基帶信號進行解碼。基頻是手機中最核心的部分,也是技術含量最高的部分,全球僅僅有極少數廠家擁有此項技術。包含德州儀器、愛立信移動平台、高通、聯發科、NXP、飛思卡爾、英飛凌(如今的Intel移動通信事業部)、博通、展訊。
如今,隨着實時數字信號處理技術的發展,ARM微處理器、DSP和FPGA體系結構成為移動終端芯片實現的主要方式。
ARM主控模塊實現物理層與協議棧的通信。接收高層的指令,運行對應的任務。DSP完畢物理層基帶信號處理,包含信道均衡、信道編解碼以及電話語音編解碼,多模基帶中可能存在多顆DSP。當DSP中的一些算法很穩定后,能夠用FPGA來實現這些算法,降低DSP的處理負擔。
(三)現代基帶芯片的特點
基帶芯片的結構仍然以MCU+DSP雙處理器核為基本結構,但MCU和DSP的處理能力一直增強,功耗越來越低、性能越來越強。
1,基帶芯片的集成度一直在提高。如將射頻RF和數字基帶合二為一、集成GPS、WiFi模塊、集成很多其它的應用接口(如照相機、USB等應用接口)等。
2,存儲器組織方面。為增強性能、降低功耗、降低系統成本。MCU和DSP都有獨立的Cache(s),片內嵌入大容量靜態隨機讀取存儲器(SRAM)甚至大容量的閃速存儲器(Flash RAM)。擴展存儲器普遍支持同步動態隨機存儲器(SDRAM)和NAND型Flash RAM等。
3,多模移動終端基帶芯片成為必定。即終於在一顆基帶芯片上支持全部的移動網絡和無線網絡制式。包含2G、3G、4G和WiFi等。多模移動終端可實現全球范圍內多個移動網絡和無線網絡間的無縫漫游。
如3G基帶芯片大都支持GSM/GPRS和WCDMA兩種模式。Qualcomm公司推出有CDMA2000、WCDMA、GPRS/GSM多模基帶芯片。而高通MDM9625則是全球惟一一個整合了七種不同射頻模式的單芯片基帶,包含CDMA2000(1XAdv/EV-DO Rev. A/B)、GSM/GPRS/EDGE、UMTS(WCDMA/TD-SCDMA)、LTE(LTE-FDD/LTE-TDD)。基於它的移動設備無需不論什么修改就可以在全球不論什么地區使用。
(四)基帶市場現狀
基帶芯片的技術門檻高、研發周期長、資金投入大(從開始研發到一次流片動則百萬美元為單位)、競爭激烈,因此假設“站錯隊”或者成品稍晚一步則easy陷入步步皆輸的圈。非常多廠商相繼放棄基帶業務,飛思卡爾、德州儀器、博通、英偉達都相繼放棄了基帶市場,愛立信則從若即若離到如今又一次擠入陣營。國內展訊勢頭猛烈,進入國家隊后資金扶持必將大幅提升已擠入市場前三名(高通、聯發科、展訊、Intel,高通占領大半市場66%、聯發科15%,展訊5%)。華為海思自給自足也不容忽視。
注:什么是多模多頻?
基帶芯片的多模指的就是支持多種移動通信模式,運營商的通信模式包含移動4G-TD-LTE、電信/聯通4G-LTE FDD、移動3G-TD-SCDMA、聯通3G-WCDMA、移動/聯通2G-GSM、電信3G-CDMA2000、電信2G-CDMA 1x、EVDO等以及3G的演進HSPA技術。
多頻指的是各網絡環境下的工作頻率。頻率的意思,就是每種網絡制式,每一個國家都划分了幾個不同的頻段。讓不同運營商的手機執行在不同的頻段上,互相不干擾。通俗點講,就像收音機一樣。調不同的頻率就是不同的台。手機網絡也執行不同的頻段上。
列舉部分國內的運營頻段:
2G網絡
GSM:850/900/1800/1900
3G網絡 (WCDMA/TD)
WCDMA:2100MHz/1900MHz/850MHz(中國聯通3G)
TD-SCDMA:1880-1920MHz/2010-2025MHz(中國移動3G)
4G網絡
TDD-LTE:1900MHz/2300MHz/2600MHz(中國移動4G)
FDD-LTE:1800MHz/2600MHz(未來中國聯通和中國電信的4G)
市面上X模X頻手機實際有較多的組合,比如雙模、我國提得比較多的可能是三模八頻、五模十頻、五模十三頻這三個。中國移動是最早提出五模十三頻的,簡單來說便是支持五個通信模式和十三個對應頻段的移動設備。
五模終端可同一時候支持TD-LTE、LTE FDD、TD-SCDMA、WCDMA、GSM五種通信模式,支持TD-LTE Band38/39/40,TD-SCDMA Band34/39。WCDMA Band1/2/5。LTE FDD Band7/3,GSM Band2/3/8等10個頻段,部分終端還可支持TD-LTE Band41,LTE FDD Band1/17。GSM Band5等頻段,實現終端全球漫游。
支持五模十三頻的手機,就是說能夠支持中國移動和中國聯通的2G、3G、4G,也就是雙4G。這種手機僅僅要插移動卡。就是支持移動的2G、3G、4G網絡。假設插聯通卡。就支持聯通的2G、3G、4G網絡。未來中國電信的4G手機上市后,還將會有支持CDMA 1X/CDMA2000的多模4G手機,三網通吃的手機也會越來越多。