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关于TD-SCDMA终端芯片技术发展方向的探讨
转载自《移动通信》
天碁科技首席技术官 张代君 [2005-3-23]

1. 概要

众所周知,TD-SCDMA产业化关键是终端,而终端的瓶颈是芯片方案研发。过去的一年里,TD-SCDMA的芯片研发取得了令人瞩目的成绩。物美价廉、性能优越、切实可行的终端产品无疑是TD-SCDMA走向成功商用的重要推动力量。因此关于TD-SCDMA终端芯片技术的研发,势必要围绕这一宗旨展开。下面就TD-SCDMA终端芯片技术发展的一些思路及想法与业内人士进行探讨,并期望通过我们的共同努力,为TD-SCDMA的发展贡献一份力量。

2. 降低芯片成本,进一步提高产品集成度

在TD-SCDMA终端芯片组产品推出的初期,和其他3G标准的产品一样,成本比当前市场上的第二代同类产品的略高;伴随TD-SCDMA市场的不断成熟以及批量推广,市场迫切需要比二代成本相当甚至更低的芯片组方案。
终端芯片成本的降低完全依赖技术的不断进步和突破,主要体现在优化的产品体系结构,提高芯片集成度,采用先进的半导体流片工艺等。

当前单芯片集成是2.5G手机的研发热点,作为非常成熟的技术而言,这无疑是大势所趋。但作为3G新兴技术,尤其TD-SCDMA技术,考虑单芯片为时尚早。产业界比较可行的策略是分别加快射频模拟端和数字基带端的各自集成度,而在模拟和数字电路中间的模拟基带部分则是仁者见仁,智者见智;不同厂商具有不同的实现办法:可以和电源管理芯片集成在一起;也可以和数字基带集成在一起;或者采用新型数字射频接口。 提高集成度固然对降低芯片组成本有意,但必须兼顾考虑产品接口的配套兼容性、多模适应性及仍在不断修改完善的3G技术标准变化等挑战因素。

当前伴随移动通信基带ASIC和处理器内核半导体制造工艺的不断进步和更新换代,从过去0.25微米到当前0.18微米,下一步即将开始的0.13微米甚至90纳米工艺,使得芯片片芯面积持续缩小,并迅速拉低移动通信终端芯片成本等。今后90纳米工艺将是3G移动通信基带芯片采用的主流。

3. 持续不断提高终端高速传输数据能力

3G发展的技术原动力归根到底,除了增强多媒体业务处理外,主要是极大地提高空中接口无线数据传输能力。2.5G在获得56kbps到154kbps分组数据传输能力的时候,极大地拓展了新的移动终端消费领域。

TD-SCDMA的第一代终端产品,起点就是支持384kbps分组数据传输,比WCDMA的第一代终端产品数据传输能力还要强(为128kbps)。在此基础上,后续终端发展如768kbps, HSDPA 2Mbps以上增强型数据传输等,将进一步展示TD-SCDMA的高速分组数据传输优势,以承载终端日益丰富的多媒体处理需求。

4. 基带调制解调处理是用ASIC还是DSP

关于基带调制解调处理是用ASIC还是DSP的话题,是业界一直以来争论的问题。主张完全ASIC处理的人认为:无论3G其他技术还是TD-SCDMA完全采用DSP进行基带物理层处理,支持话音尚可,支持高速数据的传输功耗惊人;支持完全DSP处理的说,面对不断性能提升的3G基带数字信号处理器,采用ASIC芯片技术研发周期太长了,耗资巨大, 而且风险大。

上述两派观点在国内外都有不胜枚举的失败佐证,的确令人深思和感叹。有一点是肯定的:TD-SCDMA技术和其他3G技术一样,也在不断推陈出新,我们必须客观加以面对。所幸的是,业界快速可编程的ProASIC芯片推出以及SDR技术的巨大进步,使我们有理由相信内置DSP处理器内核的终端SOC专用芯片是3G移动通信发展的正确方向。
尽管当前SDR概念终端调制解调芯片尚不是3G终端芯片业界的产品主流,但在不久的将来,内置多个DSP内核、具有SDR概念的终端SOC芯片的推出,将比较彻底地解决3G手机低功耗要求和技术快速升级换代的产业平衡,并加速多模式终端的研制进程。

5. 单模还是多模

当前仍在迅猛发展的2G标准产品以及即将推广的3G 三大主流国际标准的同时共存,以及其他无线通信制式如PHS,SCDMA的并存,对高集成度、功能强大、简单易用的多模式终端提供了广阔的市场需求。

在TD-SCDMA商用的初期,后向2G制式产品的多模兼容,比如GSM/TD-SCDMA终端将非常有利于TD-SCDMA初期市场的启动和推广:在TD-SCDMA覆盖的热点城市采用TD-SCDMA制式接入,客户可享用先进的3G话音及数据多媒体业务;而在小城镇或偏远地区休假,以及在国外出差时,仍可采用GSM制式无线接入,保持无缝无线覆盖。

在3G进入成熟期以后,3G 3大标准之间的相互多模兼容,将是大势所趋。目前市场上WCDMA/CDMA2000 的双模终端方案已经面世,同时,WCDMA/TD-SCDMA多模手机也被大家看好:一方面,TD-SCDMA 和WCDMA相互间的标准兼容性好,都是在3GPP标准化组织下面完成起草和定稿的,两大标准可共用3G核心网,终端可采用相同的13 MHz 或26MHz 参考源时钟等。采用WCDMA/TD-SCDMA双模,将极大的弥补WCDMA系统信道容量以及分组不对称数据业务传输效率不高的不足。

当前多模终端产品的挑战,一方面来自于技术层面,如多模终端系统集成、多模芯片组、多模协议栈软件的研发等,不但需要创新技术的突破,还需要切实可行的技术资源来整合整体商务条件和技术能力。另一方面更严峻的挑战则来自于运营商政策层面的合作和协调。拥有多模终端的TD-SCDMA运营商必须能够突破当前政策壁垒的限制,才能健康快速地发展壮大。

众所周知,当前2G移动通信网络基本上处于相互隔离状态,不同运营商系统间缺少有效的自动漫游协议和服务。比如中国移动的GSM手机就不能在中国联通的GSM网上使用。在3G时代来临之际,2G和3G的网络之间、以及3G和3G的网络之间自动漫游协议和服务将会对3G产品的发展起到巨大的推动和催化作用,既可以扶持新兴3G运营商快速发展,扩大终端客户群体,更会为3G终端客户提供优质的无线无缝覆盖服务。在经济快速发展、商务活动日益频繁的今天,无线无缝覆盖服务将会愈发重要。

6. 小结

TD-SCDMA的产业机遇使得中国的通信人有幸在这个历史先创性的时期,来从事3G核心技术研发,并通过广泛而有效的国际合作促进终端核心技术和产业发展。我们相信,经过中国通信业的整体努力及TD-SCDMA终端芯片厂商的积极探索和努力,先进卓越的TD-SCDMA终端芯片技术必将会在中国的3G发展中,发挥自己应有的作用,TD-SCDMA也必然将在全世界的3G发展进程中,占据自己的一席之地。

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