市场和技术推动3G终端解决方案的发展

上网时间 : 2006年02月28日
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市场研究公司艾瑞咨询数据显示，截至2005年5月，全球付费3G用户已近1.8亿。其中CDMA2000 1x 1.40亿，WCDMA2550万，CDMA2000 1xEV-DO1290万。而采用这三种技术的商用网络也分别达到86个、61个和17个。GSA(全球移动供应商联盟)的报告也指出，仅今年前6个月全球新增的WCDMA网络就有14个，新增用户近千万。
尽管欧洲、美国以及韩国、日本等国的3G市场已经启动，但是中国的3G牌照却还迟迟没有发放。一个普遍的看法是，TD-SCDMA标准能否实现产业化和进入大规模商用是中国3G市场能否尽快启动的先决条件。而中国信息产业部电信研究院通信标准研究所高级工程师、第三代移动通信技术试验办公室主任魏贵明不久前对外公布的TD-SCDMA外场测试结果显示，TD-SCDMA已具备大规模独立组网能力。
面对诱人的市场前景，处于3G产业链上游的终端解决方案提供商已经撒开大网。这些国际化的半导体公司们不仅在CDMA2000和WCDMA标准上凭借固有的地域和市场优势取得先机，同样在中国本土的TD-SCDMA标准上，也在通过各种各样直接或间接的方式来同本土企业合作，以便抓住技术发展的最新动向。
“包括芯片制造商、OEM/ODM公司、运营商以及内容提供商在内的众多企业每年都在3G市场上投入数百万美元。”LSI Logic公司的DSP产品部亚太区总经理廖志军表示，“作为2G产品的一项替代技术，3G符合市场趋势。它将成为无线网络的主流。而作为全球最大的消费类电子和手机制造中心，中国同样将在3G终端方面占据优势。”

市场和技术推动3G终端解决方案的发展。
Maxim公司无线产品主管Hans Dropmann则认为：“随着3G手机的销量日益超过2G和2.5G手机，3G市场在接下来的几年中还将会有一个引人注目的增长。”他说，“新兴应用是主要驱动力。它们要求更高的带宽以及更优的频谱效率。”此外，他指出，最新分配的频段也允许基于不同技术的新公司进入。
TI公司中国无线终端业务部市场与应用总监宋国璋则表示，业界普遍认为，中国将会在年内发放3G牌照，并在2006年开始布网。而TI已在如何支持3G终端产品制造商上做足文章。“我们有着宽泛的包括调制解调技术以及OMAP处理器在内的无线产品线。”他说，“有GSM/GPRS技术上的领先地位作为基础，TI将在中国3G市场上占据重要位置。”
“3G市场为用户带来了其他技术所不能比拟的好处。” RFMD公司高级行销经理Brent Wilkins表示，“计算机和互联网技术已经在手持设备中得到了广泛使用，受其驱动将会出现一种前所未有的应用模式。”他强调，尽管目前的最流行的应用仍然是语音，但是新增的功能将使3G手机成为消费市场上的一个必备(must have)产品。
终端解决方案的发展趋势
无论是2G还是2.5G手机，更低的成本和更小的功耗一直是终端厂商研发工程师孜孜以求的目标。3G手机也不例外。Hans Dropmann表示：“虽然3G技术天生就比2G昂贵的多，但是规模效益和激烈的竞争将导致其价格不断走低。”Brent Wilkins也指出，随着技术的不断发展，3G手机的系统集成度也在不断提高，这对其成本和功耗提出了越来越高的要求。“3G终端已经相当复杂。”他说，“如果今后还有什么区别的话，那就是这种复杂度还将继续加大，因为更多的功能将被它收入囊中。”
领先的元器件供应商们正在积极开发新的低价方案。这要归功于制造工艺上的技术进步。现在的电子工程师已经可以利用0.18微米甚至更先进的CMOS工艺来提高射频产品的集成度。而在基带方面，0.1微米以下的制造技术也在减小尺寸和降低成本方面发挥着巨大作用。预计从2006年初到2007年底，3G手持终端设备所需的IC数量将会比现在减少大约50％左右。
通过先进的GaAs HBT 技术，RFMD在功放方面取得了令人瞩目的成就。如今这种技术同样被用在该公司提供的蜂窝电话所需的功放产品上。而为了提高集成度而被频繁集成在发送模块中的一种开关器件也正在基于RFMD新的pHEMT技术进行生产。此外，RF CMOS技术已经被广泛采用。据悉，RFMD的Polaris系列中所有的收发器产品都采用了这种工艺，而该技术也被用在GPRS以及EDGE的功放模块中以实现控制功能。RFMD公司的另外一项关键技术则是层压基板以及塑料包覆成型(Over Molding)的模块。它使得互补氧化工艺的集成度进一步提高。利用这些技术，该公司将功放产品、开关器件以及控制器集成在单一封装模块中形成一个系统。“相比之前，产品尺寸和系统功耗大大减少了。” Brent Wilkins说。而客户得到的好处则是易用性提高，产品上市时间也被相应缩短。
层出不穷的新型解决方案
TI公司在WCDMA市场占据着相当大的份额。据悉，目前在售的3G手机中，其中有50%采用了该公司的技术。宋国璋表示，目前全球7大3G手机制造商中有6家选择了TI的技术。而正在发运的3G手机中，也有60％采用了该公司的技术。
TI在今年初发布了一款新的OMAP-Vox平台。该平台将应用解决方案和调制解调技术集成在同一基带上。从而使得手机终端制造商能够轻松的从GSM/GPRS/EDGE平台扩展到WCDMA(UMTS)、HDSPA等其他区隔市场(market segment)。据介绍，OMAP-Vox解决方案采取了共享的通用软件平台，可以跨越区隔市场和无线标准使用，从而帮助客户节省开发成本。宋国璋表示：“OMPA-Vox的UMTS解决方案将基于OMAPV1030 EDGE解决方案，其好处是由于架构和软件复用，从而使得客户可以快速实现量产。”
Maxim目前正在生产的MAX2391和MAX2392是两款用于WCDMA手机的高集成度的直接转换接收器芯片。Hans Dropmann透露，该公司正在开发一款使用数字MAXPHY接口的WCDMA射频方案，目前已进入产品采样阶段。此外，在基带模拟前端(AFE)产品上，Maxim推出了MAX5864，这是一款超低功耗的AFE产品，它能够直接连接到该公司的WCDMA RF前端。据介绍，该芯片的功耗极低，在4倍速的码片率(Chip-rate)下，它的功率只有34mW。
在CDMA2000上，Maxim正在发货的是集成了功率放大器的双芯片方案MAX2584A以及MAX2504A。该方案中包括了压控振荡器(VCO)以及功率放大器。据悉，Maxim还将在2006年推出一个新的AFE产品系列，用于CDMA2000以及WCDMA手机，它将能够直接连接Maxim的RF器件，并为模拟基带处理提供所有的数据转换功能。
RFMD也是3G市场的一员老将。迄今为止，该公司已经针对3G手机开发出适合WCDMA标准的三代收发器、几款功率放大器以及开关产品。Brent Wilkins表示：“RFMD提供的标准和定制功率放大器产品占据了WCDMA市场近75%的份额。同时我们也是领先的双极开关供应商。”该公司近期投产的一款新品是单极双投开关，工程师可以利用其将相互独立的GPRS/EDGE以及WCDMA两路信号可以通过它接入天线。
Wilkins透露，已有公司正在采用RFMD公司提供的Polaris Total Radio 方案进行WCDMA手机的设计。被选中的两款产品分别是该方案中的Polaris Total Radio和Polaris 2射频模块。其中前者为一个GPRS收发器和功率放大器平台，而后者则是一个EDGE收发器和传输模块平台。据悉，Polaris Total Radio方案的集成度相当高，由于将表面波(SAW)滤波器以及相关的匹配器件集成进了收发器模块，同时发送器模块也集成了功放、Rx/Tx开关、谐波滤波器以及匹配器件等电路，因此工程师仅用两个模块便可实现完整的射频功能。高集成度的Polaris Total Radio方案甚至将四频(quadband)GPRS和EDGE集成在一起以实现两路射频信号的使用，这满足了多模手机的需要。
3G市场也吸引了DSP IP核供应商的眼球。LSI Logic公司DSP产品部亚太区总经理廖志军表示，该公司正在利用其DSP IP核(ZSP)业务来为3G SoC提供可编程的架构，以便优化性能、成本、功耗等。他透露，目前基于ZSP的可编程架构已经被全球众多企业采用。许多重量级客户如华为、大唐、重邮信科、威盛以及瑞萨科技都采用了ZSP500和ZSP540，用在其WCDMA、TD-SCDMA以及CDMA2000终端产品上。
TD-SCDMA终端手机解决方案
TD-SCDMA技术已经进入产业化和大规模商用的前夜。“TD-SCDMA拥有许多独特的技术。它在成本迁移上的优点为运营商过渡到3G网络提供了一种成本相对低廉的选择。”Maxim公司的Hans Dropmann表示，“TD-SCDMA的TDD特性使其在处理非对称流量时能够更有效的利用频谱。”此外，他还指出，TD-SCDMA独特的智能天线、联合探测和动态信道分配技术能使其进一步降低干扰，改善频谱效率。他强调：“由于TD-SCDMA与GSM网络的兼容性，其设备安装成本将低于其他竞争技术。”
TI公司正在同由其作为投资商之一建立的凯明公司进行合作。后者在今年早些时候发布了完整的TD-SCDMA终端芯片解决方案。包括LG、波导、迪比特等企业在内的手机终端制造商都在基于TI和凯明的芯片方案开发TD-SCDMA终端。“我们将继续同凯明进行合作。”宋国璋表示，“TI的目标是力争在2005年底开始布网之前能够及时地提供可商用的TD-SCDMA芯片。”
相比其他公司的高调进入，RFMD公司在TD-SCDMA上则显得谨慎许多。Brent Wilkins表示，RFMD目前还没有着手开始TD-SCDMA收发器方案的开发工作。不过他强调，虽然没有进行有针对性的规划，但是RFMD的技术为TD-SCDMA提供了最基本的技术支持。“我们的一些功放产品可以满足该市场的部分需要。”Wilkins说。而他也表示，随着TD-SCDMA技术的日益成熟，RFMD也许会将其在WCDMA上的产品沿用到该技术上来。“如果出货量大到一定的程度，我们也会考虑在适当的时候进入这个市场。”
Maxim公司对于TD-SCDMA技术的支持可谓不遗余力。目前，该公司提供了包括MAX2392、MAX2507、MAX19700以及MAX19708等从射频到基带的TD-SCDMA无线电解决方案参考设计。
MAX2392以及MAX2507使Maxim成为全球第一家也是仅有的一家在TD-SCDMA市场上实现双芯片射频方案的半导体供应商。据悉，该方案采用了其他方案都还没有实现SFF(small-form-factor) 封装。Hans Dropmann甚至表示，“TD-SCDMA芯片组代表着Maxim的最新技术水平。”
Maxim还提供了一款采用MAX2392以及MAX2507的Zero-IF(中频)射频参考设计方案。作为业界第一款TD-SCDMA直接转换接收器的MAX2392包括了RF LNA，直接变换混频器、用于TD-SCDMA讯息信道滤波的基频滤波器和AGC放大器。它同时还集成了VCO以及合成器。与超外差式接收器相比，这种直接转换接收器可减少50%以上的成本、尺寸和元器件数量。另外一款型号为MAX2507发送器则被称为是第一款推向市场，完全符合规范要求的SiGe发送器，Maxim公司在其中集成了功率放大器和高动态范围CDMA系统所需要的全部发送电路，无需外部功率控制电路。该芯片采用基带输入，利用内部频率变换器、VCO及合成器将输入信号升频(Upconvert)至RF频段。Hans Dropmann指出，MAX2507也是第一款集成了功率放大器，并能满足TD-SCDMA或其它任何蜂窝电话标准要求的芯片。
一些用户选择的基带处理器并没有包含基带数字转换功能，有鉴于此，Maxim为这些客户提供了一款数字接口参考设计。主要芯片为该公司的MAX19700或者MAX19708模拟前端(AFE)芯片。据介绍，MAX19700和MAX19708可以作为MAX1392、MAX2597以及第三方数字基带之间的模数接口，它集成了所有的数字和合成基带模拟高速I/Q信号的ADC以及DAC功能。同时也将用于AGC、AFC、VGA位阶设定、PA电源以及温度测定的低速ADC和DAC功能收入旗下。此外，MAX19700和MAX19708的特点还包括：集成的TD-SCDMA频谱屏蔽基带Tx滤波器；可编程的Tx通用模式输出，用于简化AFE和RF Tx I/Q路径之间的模拟接口；Tx I/Q偏置微调，优化Tx信道中的旁波和载波抑制等。
作者：王彦
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