EDGE設(shè)計(jì)：獲得繼續(xù)演進(jìn)的動(dòng)力-設(shè)計(jì)應(yīng)用

精品文檔-下載后可編輯EDGE設(shè)計(jì)：獲得繼續(xù)演進(jìn)的動(dòng)力-設(shè)計(jì)應(yīng)用如果有人在總結(jié)增強(qiáng)型數(shù)據(jù)速率GSM演進(jìn)(EDGE)技術(shù)的當(dāng)前發(fā)展?fàn)顩r，那么結(jié)論必定是EDGE技術(shù)在許多方面已經(jīng)接近成熟，包括覆蓋、穩(wěn)定的基礎(chǔ)設(shè)施和終端的廣泛支持。按照3GAmerican，截至2022年9月，全世界范圍內(nèi)已有120多個(gè)國(guó)家、230多個(gè)運(yùn)營(yíng)商在其GSM網(wǎng)絡(luò)中不同程度地配置了EDGE，其中90個(gè)國(guó)家160個(gè)運(yùn)營(yíng)商在提供商業(yè)服務(wù)。能證明EDGE技術(shù)將在范圍內(nèi)采用的將是來(lái)自中國(guó)的信息，中國(guó)的幾家運(yùn)營(yíng)商宣布將部署EDGE系統(tǒng)。GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施通常用軟件實(shí)現(xiàn)低成本升級(jí)，并且在大多數(shù)中高端手機(jī)中提供EDGE功能，從而為EDGE配置提供誘人的性價(jià)比。EDGE技術(shù)在無(wú)線鏈路方面的重要?jiǎng)?chuàng)新包括引進(jìn)高階調(diào)制(8-PSK)(每符號(hào)比特?cái)?shù)是GMSK的3倍)、多編碼調(diào)制方式MCS1-9(允許系統(tǒng)調(diào)節(jié)工作條件)、增加冗余度(擴(kuò)展鏈路適應(yīng)能力)以及將不同發(fā)送數(shù)據(jù)合并以提供鏈路增益。因此EDGE技術(shù)能夠提供473.6kbps的理論數(shù)據(jù)傳輸速率，從而有效地?cái)U(kuò)展了數(shù)據(jù)容量(平均容量是GPRS的3倍)。同時(shí)，EDGE增強(qiáng)了射頻性能，可以支持與UMTS相同的服務(wù)質(zhì)量(QoS)體系結(jié)構(gòu)，從而允許向未來(lái)3GPP版本提供的業(yè)務(wù)演進(jìn)。EDGE成功的一個(gè)重要因素是基于3GPP的演進(jìn)路線。它能夠提供對(duì)語(yǔ)音和數(shù)據(jù)的平衡支持，同時(shí)讓運(yùn)營(yíng)商留有靈活性以便通過(guò)經(jīng)濟(jì)有效地升級(jí)GSM及時(shí)改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)性能。EDGE能夠比現(xiàn)有的GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)顯著提升性能，同時(shí)能夠保留其它射頻接入方式，例如UMTS和未來(lái)的3GPPLTE。第二個(gè)重要因素是加速無(wú)線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的采用。EDGE提供的更高數(shù)據(jù)速率可以滿足用戶無(wú)線Email、音樂(lè)和視頻等應(yīng)用，適于IMS和企業(yè)級(jí)應(yīng)用。事實(shí)上，EDGE滿足了速率超過(guò)200kbps的許多應(yīng)用要求。但是，EDGE標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)遠(yuǎn)不止這些。EDGE標(biāo)準(zhǔn)組織一直在努力并試圖通過(guò)GERAN(GSM/EDGE射頻接入網(wǎng)絡(luò))項(xiàng)目來(lái)顯著增強(qiáng)EDGE容量。特別是Release7版本將引入新的特性以提高數(shù)據(jù)速率、頻譜效率和容量，減少等待時(shí)間，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和語(yǔ)音的同時(shí)傳送。業(yè)界已經(jīng)考慮了許多新技術(shù)，包括高階調(diào)制方式(16-QAM)、雙射頻信道接收和下行分集接收。作為極富吸引力的新技術(shù)，先進(jìn)EDGE將幫助運(yùn)營(yíng)商在現(xiàn)有許可頻譜基礎(chǔ)上提供相當(dāng)高的3G系統(tǒng)效率。靈活的EDGE平臺(tái)眾多挑戰(zhàn)擺在無(wú)線終端平臺(tái)開(kāi)發(fā)商面前。一方面，新標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)雜程度表明不斷增加的計(jì)算和存儲(chǔ)容量要求；另一方面，商業(yè)壓力又要求在提高容量的同時(shí)，其功耗和成本與現(xiàn)有成熟標(biāo)準(zhǔn)(例如GSM/GPRS)相比應(yīng)有競(jìng)爭(zhēng)力。應(yīng)對(duì)這種挑戰(zhàn)考慮的因素絕不是一種，它依賴于可提供的基礎(chǔ)技術(shù)和開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新。手機(jī)終端平臺(tái)的優(yōu)化需要考慮很多因素，例如先進(jìn)的半導(dǎo)體制造工藝，多內(nèi)核數(shù)字基帶體系結(jié)構(gòu)，從內(nèi)核/存儲(chǔ)器到單芯片提供混合信號(hào)和RF的集成度提升，對(duì)功耗的軟件優(yōu)化方法，以及適合手機(jī)靈活設(shè)計(jì)的軟件重配置平臺(tái)。ADI公司SoftFone(r)平臺(tái)的發(fā)展歷程為我們展示了一條可效仿的演進(jìn)路線，它為無(wú)線終端生產(chǎn)商提供低成本解決方案的同時(shí)，允許他們利用靈活的軟件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)出差異性產(chǎn)品投放市場(chǎng)。這種多核體系結(jié)構(gòu)從90年代后期走向成熟，當(dāng)時(shí)它是個(gè)投放市場(chǎng)的GPRS平臺(tái)。2022年，該體系結(jié)構(gòu)又為業(yè)界提供了款完整的EDGE平臺(tái)。從那以后該解決方案已經(jīng)相當(dāng)成熟，并針對(duì)市場(chǎng)需求做了大量的改進(jìn)。為了滿足EDGE數(shù)據(jù)接收器設(shè)計(jì)算法復(fù)雜度日益增長(zhǎng)的要求，ADI公司將Blackfin處理器作為計(jì)算引擎開(kāi)發(fā)出了AD6532數(shù)字基帶(DBB)芯片組，這是SoftFoneMSP500系列的個(gè)成員。EDGE標(biāo)準(zhǔn)明確表示“100MHz以下”處理器不能滿足物理層的需求。EDGE數(shù)據(jù)接收器是一種軟件模塊，具有超過(guò)200MHz處理能力的Blackfin處理器，并且能夠適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的變化和實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展現(xiàn)場(chǎng)定型(FTA)所要求的變化。該芯片組已經(jīng)完成了低功耗內(nèi)核設(shè)計(jì)，這使得SoftFoneMSP500系列在保持高度靈活性的同時(shí)，總的功耗分配相當(dāng)于或優(yōu)于其它數(shù)字基帶芯片組。軟件EDGE實(shí)現(xiàn)具有許多優(yōu)點(diǎn)，在優(yōu)化FTA和IOT測(cè)試性能的同時(shí)，手機(jī)的硬件設(shè)計(jì)保持穩(wěn)定，低成本、低功耗解決方案能夠滿足無(wú)線手機(jī)的嚴(yán)格要求。并且隨著標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)越來(lái)越重要的是，這種不受未來(lái)影響的平臺(tái)允許增加新技術(shù)以增強(qiáng)性能，包括從增強(qiáng)EDGE的算法到采用其它先進(jìn)的制造工藝，例如單天線干擾抵消(SAIC)算法或其它EDGE演進(jìn)技術(shù)。從信道編碼到語(yǔ)音編碼，從硬件ASIC實(shí)現(xiàn)到軟件，SoftFone平臺(tái)引入了一系列功能。這些改進(jìn)主要?dú)w功于DSP技術(shù)的進(jìn)步。例如，除了EDGE數(shù)據(jù)接收器的8-PSK模塊，更多基于網(wǎng)格的傳統(tǒng)GMSK信道解碼和均衡直到現(xiàn)在都需要一些DSP外部硬件加速。憑借Blackfin處理器的先進(jìn)功能，SoftFoneMSP500對(duì)上述功能具有充分的內(nèi)部支持，并且不需外部硬件加速器。另外，AD6532基于層次性存儲(chǔ)系統(tǒng)。從Blackfin處理器的角度看，L1存儲(chǔ)器提供了一種有限的快速零等待(ZW)存儲(chǔ)。由于Blackfin處理器能夠高速運(yùn)行，而L1存儲(chǔ)器占用硅片面積相當(dāng)昂貴，所以僅采用小容量快速存儲(chǔ)器是經(jīng)濟(jì)可行的。低等級(jí)的存儲(chǔ)器可提供較大的存儲(chǔ)容量，但讀取速度較慢。軟件EDGE解決方案采用Blackfin處理器的高速緩存實(shí)現(xiàn)?？疾焓謾C(jī)功能，對(duì)于從音頻到基于視頻圖像業(yè)務(wù)的多種多樣的應(yīng)用有了越來(lái)越多的需求。帶ARM7MCU內(nèi)核的AD6532提供一種高度優(yōu)化的通信平臺(tái)，適合于數(shù)據(jù)卡和入門級(jí)手機(jī)。SoftFoneMSP500系列的新成員AD6900引入了更的多媒體功能。AD6900可以滿足GSM/GPRS/EDGE終端系統(tǒng)電源管理的嚴(yán)格要求，另外支持需要大量計(jì)算的多媒體功能，包括MPEG-4視頻以及多種音頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。AD6900集成了Blackfin處理器、ARM926EJ-S處理器、片上大容量RAM和擴(kuò)展的外圍接口設(shè)備圖1是AD6900的頂層框圖。圖1：AD6900頂層框圖。

Blackfin處理器子系統(tǒng)包含了內(nèi)核、L1代碼和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(可配置為高速緩存或SRAM)，統(tǒng)一的L2存儲(chǔ)器、DMA控制器和一整套DSP外設(shè)。ARM926EJ-S子系統(tǒng)包括ARM微控制器(MCU)內(nèi)核、高速緩存以及緊耦合存儲(chǔ)器(TCM)。Blackfin處理器和ARMMCU都可訪問(wèn)系統(tǒng)RAM。專用APBUS子系統(tǒng)支持用于顯示和數(shù)據(jù)捕獲設(shè)備的多媒體接口。其中包括一個(gè)并行外設(shè)接口(PPI)控制器，支持10比特圖像傳感器或視頻輸入接口，一個(gè)用于并行LCD顯示(稱作EBUS2)的專用外部總線接口，它可以消除噪聲并且接在外部存儲(chǔ)器主接口上，并可通過(guò)多通道DMA控制器(稱作APPDMA)滿足多媒體接口設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)移動(dòng)的需求，并且支持包括YUV4:2:2、YUV4:2:0、RGB565在內(nèi)的多種視頻格式。EDGE手機(jī)的實(shí)現(xiàn)圖2顯示了EDGE手機(jī)的典型功能框圖。圖2：EDGE手機(jī)功能框圖。

該芯片組的單元電路包括RF發(fā)射器和接收器部分，帶混合信號(hào)和電源管理單元的模擬基帶部分以及數(shù)字基帶部分。完整的手機(jī)設(shè)計(jì)包括芯片組、存儲(chǔ)模塊、應(yīng)用模塊(照相、顯示等)和外圍設(shè)備(例如藍(lán)牙模塊或SD卡或MMC卡)。完整的EDGE解決方案包含直接變頻OthelloERF收發(fā)器，后面連接AD6855模擬基帶器件，以及取決于終端類型的AD6532或者AD6900數(shù)字基帶處理器。功能模塊的劃分及其隨后的優(yōu)化確保了穩(wěn)定的產(chǎn)品利潤(rùn)。為了提供更加接近手機(jī)產(chǎn)品的完整解決方案，正如圖3所示，我們提供了典型的外形參考設(shè)計(jì)。圖3：GSM/GPRS/EDGE參考設(shè)計(jì)。

這個(gè)具體的參考設(shè)計(jì)版本基于AD6546/AD6855/AD6900芯片組。此外，本設(shè)計(jì)包括照相機(jī)、T-flash存儲(chǔ)器卡、藍(lán)牙模塊、IrDA紅外接口、運(yùn)動(dòng)傳感器、FM收音機(jī)和話筒。四頻帶設(shè)計(jì)能夠使EDGE實(shí)現(xiàn)多時(shí)隙Class12以及AMR語(yǔ)音編碼。另外有一整套開(kāi)發(fā)工具支持本設(shè)計(jì)，包括用于校準(zhǔn)和開(kāi)發(fā)的RF工具、高速日志記錄、JTAG接口等。平臺(tái)擴(kuò)展性平臺(tái)的可擴(kuò)展性為體系結(jié)構(gòu)擴(kuò)展到多模操作提供了可能。例如，SoftFone-LCR芯片組就是由Blackfin處理器支持的基于軟件方法實(shí)現(xiàn)的一種可擴(kuò)展解決方案，適合用于TD-SCDMA終端。該芯片組具有先進(jìn)的數(shù)字基帶平臺(tái)的全部屬性，包括用有效的方法控制新功能和吸納許多硬件功能的能力，達(dá)到多種用戶要求(UE)所必需的速度，提供可調(diào)節(jié)的功耗，高效地處理控制代碼，以及支持優(yōu)化的編譯器以保證產(chǎn)品代碼質(zhì)量。該芯片組從幾年來(lái)為提高GSM/GPRS/EDGE手機(jī)的性價(jià)比、降低功耗所作的投資中直接受益，包括使用動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)以便與處理器性能需要的功耗相匹配，使用先進(jìn)的RF和混合信號(hào)技術(shù)，例如直接