展讯3G手机电视芯片组及其应用方案分析

作者：展讯通信(上海)有限公司 朱胜利

欢迎访问e展厅 展厅 2 手机/通信/网络设备展厅 手机, 调制解调器, 网管控制器, 光传输系统, 程控交换机, ... 随着国际三大3G标准(TD-SCDMA、WCDMA和CDMA2000)在中国落地，形成了以运营商为核心的巨大产业链，经历一段时间的发展，中国3G通讯时代的产业架构初具规模。与此同时，中国手机电视CMMB产业也发展迅速，网络建设和产业链的成熟成就了CMMB成为世界网络覆盖最大的手机电视网，产业发展初具雏形。2010年3月，中国移动集团宣布将推出TD-SCDMA和CMMB融合发展的商用业务，奠定了具有自主知识产权的最大化发展的坚实基础。 为了支持中国自主知识产权的产业化，展讯通信有限公司(以下简称“展讯公司”)全力研发相关产品及解决方案，以推动中国通讯产业与广播电视产业的飞速发展。时分同步码分多址通讯系统(TD-SCDMA)是被国际电信联盟(ITU)颁布为国际标准的中国自主知识产权第三代移动通讯标准。展讯公司于2004年开始陆续推出业界首款商用TD-SCDMA/GSM/GPRS多模通讯基带芯片SC8800等系列芯片。中国移动数字多媒体广播(CMMB)是被中国广电总局颁布为行业标准的自主知识产权移动多媒体广播标准。展讯公司于2008年5月推出业界首款CMMB标准的手机电视单芯片SC6600V。此外，展讯公司在2009年世界3GSM大会上发布了世界首颗支持TD-SCDMA/GSM/GPRS/HSDPA的通讯射频芯片。基于展讯的TD-SCDMA手机基带芯片SC8800、CMMB移动多媒体芯片SC6600V和多模通讯射频芯片QS3200的3G手机电视解决方案，不仅具有全功能、低成本和Turn Key方案的优势特点，而且可以开发支持中国自主知识产权标准的产品方案。 高集成度、全功能、低功耗通讯多媒体TD-SCDMA移动基带芯片 目前，支持TD-SCDMA的3G手机解决方案多是采用5到6颗核心芯片来实现，集成度低、功耗大、产品面积大等问题已经给终端厂商带了极大困惑。从TD-SCDMA通讯模块的解决方案来看，很多方案需要采用一颗TD-SCDMA基带芯片和一颗TD-SCDMA射频芯片，同时还需要一颗GSM/GPRS基带芯片和一颗GSM/GPRS射频芯片来实现；从多媒体处理模块的解决方案来看，有些方案仍需要增加一颗专用多媒体处理(如MP3\MP4)的协处理器芯片才能实现基本的多媒体功能。SC8800是业界首颗集成了TD-SCDMA基带处理和GSM/GPRS基带处理以及多媒体处理等核心功能模块的一款高集成度芯片，实现了3G功能手机解决方案。 SC8800支持HSDPA/TD-SCDMA/GSM/GPRS/EDGE多模基带处理，支持HSDPA高速下载功能。 SC8800功能结构如图1所示。SC8800从功能上划分主要包括一个HSDPA/TD-SCDMA/GSM/GPRS/EDGE多模基带处理单元、一个多媒体处理单元、一个电源管理单元，以及丰富的通用外围接口(包括外部的存储控制器和显示控制器等)，每个功能模块都采用了模块化设计，模块化的设计使得整个芯片具有非常好的可靠性和灵活度。这款芯片的主要特点如下： 多模的通讯基带处理：SC8800芯片支持HSDPA/TD-SCDMA/GSM/GPRS/EDGE标准,在2G标准方面，支持四频GSM850/EGSM900/DCS1800/PCS1900和EGPRS Class12。在3G标准方面支持TD-SCDMA标准(3GPP版本 5)，同时支持三个标准频段：F频段(1880-1900MHz)，A频段(2010-2025MHz)和E频段(2320-2370MHz)。该通讯模块完全支持中国移动2G和3G融合的技术规范要求。 功能强大的多媒体：SC8800芯片具有功能强大的多媒体处理能力，内嵌视频处理器进行视频编解码处理，同时增加了多媒体硬件加速器增强图像处理能力，如支持MPEG4播放25fps等。音频方面支持多种制式的编解码，如MP3/AAC/AAC+等音乐格式的解码和和弦铃声的处理，能够处理常用音频信源的解码和播放，立体声输出也给该多媒体处理模块添彩不少。特别是内置2百万像素数码相机控制器，可直接连接至数字 CMOS图像传感器，实现摄像和照相功能。 全面的LCD屏支持：SC8800最高支持WQVGA的分辨率(400x240)，如2.0寸、2.4寸、2.8寸、3.0寸和3.2寸等LCD屏都支持，并支持双彩屏，而且集成了LCD控制器和触摸屏控制器，便于客户选择更加丰富的屏的类型，定义出更多形式的产品。 高性价比的存储器支持：SC8800内置Nandflash控制器和SDRAM/DDR控制器，支持NAND booting，支持主流型号的NAND+SDRAM MCP。对于NAND FLASH的供电电压配置灵活，在系统上电前，可以通过STRAPPING进行配置，可以配置成1.8、2.65、2.8、3.0V。在供电方面也设计合理，使用2.65V电源给NAND FLASH供电，1.8V电源给SDRAM供电。NAND FLASH与SDRAM分别直接与SC8800芯片的NAND接口和SDRAM接口相连。可以根据需要和市场行情，Memory可以选择最具性价比的MCP(如1Gb/512Mb或者512b/256Mb等)。 丰富灵活的外围接口：SC8800拥有丰富的外围接口，既能够满足常规必备的外接设备，如RF芯片、Memory芯片等，也便于外接功能性第三方器件，如蓝牙、GPS、WiFi等。针对常规接口，本芯片设计了内置USB2.0、SIM/USIM 卡接口、JTAG 接口和实时时钟接口等。针对多媒体输入输出接口，音频输出可以采用PCM音频接口输出，CMMB手机电视处理可以采用LCM-IF接口进行连接。针对扩展FM、蓝牙、G-Sensor等第三方功能模块，本芯片提供UART接口、 SPI接口、I2C接口、I2S接口、 GPIO接口、SDIO接口 进行数据的输入输出。芯片设计的架构上再外围接口这一方面进行了详细的考虑，针对未来3G技术的发展以及手机可能扩展的功能进行了详尽的规划，提供的丰富接口也满足日益增加的功能业务的扩展。 稳定的电源管理： 芯片本身集成了电源管理单元，支持待机、开机等的电源管理功能，此外，本单元不仅可以支持片内的供电，还可以实现对片外芯片进行供电，从而在某些应用情况下可大幅降低系统功耗。芯片内核电压1.8V，I/O接口电压1.8~3.3V。 超低功耗、高集成度TD-SCDMA通讯射频芯片 QS3200是一颗超低功耗、高集成度的TD-SCDMA通讯射频芯片，可以支持包括TD-SCDMA、HSDPA、EDGE、GPRS、GSM等在内的多种通讯协议标准。由于是单芯片方案，其体积已做到同类产品中的最小规格，采用展讯QS3200的印刷电路板(PCB)总面积可以小于600平方毫米。 体积小、功耗低、支持多制式的QS3200单芯片射频收发器，可极大提高手机的接收、发送和功率放大能力。 高集成度、低成本的射频解决方案：展讯QS3200是支持双频TD-SCDMA和四频EDGE的单芯片射频收发器。它采用CMOS技术生产工艺，产品成本低，芯片经优化适用于低成本的3G设计，可满足当今的体积小，低功耗，高性能的手机设计要求。 体积最小的TD-SCDMA/EDGE的射频解决方案：展讯QS3200采用9x9毫米的QFN64封装方式。由于是单芯片方案，因此采用QS3200的射频解决方案的PCB总面积可小于600平方毫米。 性能卓越的射频解决方案：展讯QS3200支持HSDPA和HSUPA，其射频性能超出3GPPTS25.102标准的所有要求，TD-SCDMAHSPA下的上行EVM(误差矢量幅度)小于3%,下行EVM小于5%。 可支持多种外接主控芯片的射频解决方案：展讯QS3200可支持包括展讯SC8800系列双模基带和其他的TD-SCDMA基带芯片等产品。QS3200采用SPI控制接口使用，它的TD-SCDMA系统层支持两个模拟I/Q以及LVDS接口，GSM系统层支持模拟I/Q接口。 高集成度、全功能CMMB手机电视核心芯片 目前，支持CMMB标准的芯片产品多是信道解调芯片，必须要外配信源解码处理器芯片来完成信源解码，从而才能真正实现手机电视功能。SC6600V是业界首颗集成了CMMB解调和H.264信源解码的高性能、低功耗芯片，它的集成度提高直接带来利益点就是功耗和成本的降低，丰富的外围接口以及灵活的功能选择给这款芯片增添了增值的空间，扩展了其应用领域。 SC6600V功能结构如图1所示。SC6600V从功能上划分主要包括一个高性能的微处理器、一个CMMB解调器，一个视音频解码器、一个电源管理单元，以及丰富的通用外围接口(包括外部的存储控制器和显示控制器等)，每个功能模块都采用了模块化设计，模块化的设计使得整个芯片具有非常好的可靠性和灵活度。这款芯片的主要特点如下： 丰富的外围接口：SC6600V的输入信号支持是从Tuner接收下来的中频信号，也可以是经过CMMB信道解调之后的MFS流。因此，SC6600V除了可以支持中频输入信号之外，还可以支持外配主流CMMB解调器，提供了灵活的输入接口。在视频输出方面，支持解码后的视频YUV标准输出，并且可以直接输出到LCD显示屏进行显示。同时也支持旁路视频解码器而直接输出MFS流，这两种选择可依据应用方案的不同而定。音频输出支持I2S接口，也可通过SPI输出到主控芯片。此外，还有很多丰富的外围接口可为产品应用方案的扩展提供便利。 灵活的信道解调：信道解调模块完全支持CMMB标准的信号传输和复用规范，将中频信号解调为MFS流输出到其他模块。在标准频率范围内，实现了移动多媒体广播系统广播信道物理层各功能模块，完成了移动多媒体广播信道物理层传输信号的帧结构、信道编码、调制技术以及传输指示信息。可以实现支持多种信道编码和调制方式用以满足不同业务、不同传输环境对信号质量的不同要求。 多标准信源解码：信源解码模块支持H.264视频解码标准以及多种通行的音频解码标准(如MPEG1 audio layer 1/2, MP3, AAC LC和AAC + (LP)等)，采样率最高可达到48KHz，解码速率最高可达320kbps，同时支持双声道。并且完全可以通过更新固件来实现对新增标准的支持。 全功能视频后处理：显示图像可以支持WQVGA、QVGA、CIF以及QCIF等，并且可以实现对解码视频进行缩放功能以适配不同的显示屏幕，这样就从硬件上支持了芯片对终端产品显示屏幕大小的自适应，扩展了产品应用的范围。支持三层逻辑层(背景层、图像层和视频层)。针对图像抖动和色彩纠正都采取了相应的技术手段。 稳定的电源管理： 芯片本身集成了电源管理单元，支持待机、开机等的电源管理功能，此外，本单元不仅可以支持片内的供电，还可以实现对片外芯片进行供电，从而在某些应用情况下可大幅降低系统功耗。芯片内核电压1.8V，I/O接口电压1.8~3.3V。 全功能、高集成度、低成本3G手机电视解决方案 TD-SCDMA产业在中国移动的大力推动下逐渐成熟，而TD-SCDMA终端成为产业发展的重要支撑点，各种形式的终端应运而生，如上网本、无线固话、数据卡、智能机和功能手机等，其中能够发展终端用户同时又能够很好的推动TD-SCDMA业务的终端非功能手机莫属，一方面低成本的优势可以被广大消费者接受，另一方面目前大量TD-SCDMA的业务也能被集成在功能手机上，便于运营商发展3G业务。在诸多功能手机的方案中，展讯公司的手机方案以绝对优势获得市场的认可。展讯公司拥有TD-SCDMA的通讯射频芯片QS3200和基带芯片SC8800，以及CMMB手机电视解调解码芯片SC6600V，三颗芯片再搭配简单的周边器件就可以实现完整的TD-SCDMA多媒体手机电视解决方案。核心芯片集成度高，周边器件少，功耗低，成本高，功能全等诸多优势成就了该方案的大力推广。 方案主要特点如下 方案集成度高、设计简洁：基于SC8800、QS3200和SC6600V的设计方案框图如下图，仅三颗主芯片就实现了TD-SCDMA多媒体功能手机电视方案，方案公司硬件设计方便。 软件平台稳定完善：为了缩短客户的设计时间，增强其产品开发能力，本方案提供一套完善的驱动程序和应用软件的通用接口，能够提供快速有效的客户软件设计。同时考虑了产品差异化设计的通用接口和优化空间。对于上层业务功能的拓展和软件的优化提供了灵活的平台基础。 底层软件灵活而稳定: 固件程序开发中考虑到了产品的可扩展性，如音频解码可以通过更新固件来完成对新标准的支持，还有传输层可以通过更新固件来更换或者增加条件接收(CA)模块等。模块驱动程序开发完善，从外围接口到基带处理以及信道解调，从视频解码到音频解码，从图形处理到第三方硬件功能模块的集成，都具有稳定而完善的驱动程序，这将作为芯片软件库提供给用户。但是，由于底层软件的开发与客户差异化设计是透明的，因此底层软件不具备用户可开发性。 应用软件扩展性能强大：基于实时操作系统的展讯Mocro平台(展讯Mocro平台以展讯多模通信芯片为核心，整合了通信软件、应用软件、参考设计、开发板、开发工具和技术支持的一站式完整解决方案。基于MocorTM平台，可帮助客户在追求产品差异化的同时极大的缩短产品的上市时间)，在应用软件方面采用标准化和模块化相结合的设计思想，使得新业务应用可以按照展讯公司的标准接口在不同的系统平台上进行扩展。中间件都可以进行更新和再扩展，而针对手机电视不同的应用产品终端，本方案的软件平台都进行了完善和科学化的设计，可使客户产品迅速上市。 产品差异化设计空间大：虽然目前同类产品还没有充斥市场，但是展讯在进行本方案的软件设计上早已考虑到产品差异化问题。针对不同的用户可以提供具有差异化的应用平台，灵活的GUI设计、支持不同的条件接收(CA或者MBBMS)。本方案将提供一整套的SDK给客户，从底层驱动/固件到适配层软件/API，再到中间件以及针对不同终端产品的应用软件。 本文小结 目前，TD-SCDMA功能手机电视方案功能基本上只能在昂贵的智能手机上实现，而本方案芯片方案可以让手机制造商和运营商能把手机电视服务和3G技术有机结合起来，推向主流功能手机市场，并把推出更多的电视点播、组播等业务。凭借本方案的研发成功，展讯将为业界提供全方位的完整的TD-SCDMA手机电视终端解决方案，推动3G手机电视进入大众市场，从而满足3G手机电视业务的商用需求。(end)

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