基带处理器和射频前端的体系结构

转载：http://wiki.jackslab.org/%E5%9F%BA%E5%B8%A6%E5%A4%84%E7%90%86%E5%99%A8%E5%92%8C%E5%B0%84%E9%A2%91%E5%89%8D%E7%AB%AF%E7%9A%84%E4%BD%93%E7%B3%BB%E7%BB%93%E6%9E%84

1 概述

基带(Baseband) 信号就是低频的基础信号（有效信息），比如一段300-3000Hz的人声通过话筒转化为一段模拟的电信号就是一段基带信号

GSM的基带信号频率为 67.708KHz，所载数据速率为270.833Kbit/ (67.708K x 4)

目前，射频部分都是模拟器件，数字器件没法处理射频。

GSM最后准备传输的基带信号必须是模拟信号，频率 67.708KHz，直接发射传输的话，天线会很长（约为1.1千米）。因此需要借助于高频载波（数百MHz），载着（AM调制）基带信号发射传输，这样天线可以做到极小

GSM的基带信号产生大概流程是：

基带处理器（BBP）接受到上层通讯请求 ---> BBP构造GSM协议数据包 --->  BBP内的DSP将数据包转化为数字基带信号 ---> 

数字基带信号通过数模转换器 (DAC) 转为模拟基带信号 ---> 最后送到射频前端调制入高频载波后通过天线发射

2 经典GSM手机基带和射频结构

先看看早期经典GSM手机 Motorola C123/C118 基带和射频部分：

• GSM RF: TRF6151C --- GSM射频前端，又叫 RF Tranceiver

• ABB: Ti TWL3025BZGR --- 模拟基带芯片，Analog Baseband Chip

• DBP: Ti Calypso Baseband, D751749ZHH model (Calypso Lite G2), includes 256kBytes of internal SRAM --- 数字基带处理器，Digital Baseband Processor

此外还有一片射频功放: SKY77324-12 --- 在手机发射信号时，用于增加射频的功率，从而使通信距离更远、信号更好。

空中GSM射频信号被天线（Antenna）捕捉到，送到射频前端（GSM RF），其先将信号解调为模拟的基带I/Q信号，模拟基带I/Q信号接着被送到ABB进行AD转换，转化成数字基带I/Q信号，然后被送到数字基带处理器（Digital Baseband Processor）的串口（Baseband Serial Port）上。

上图的DBP指的是TI的GSM基带处理芯片Calypso 2，射频前端是TI TRF6151C；ABB（Analog Baseband Chip）是TI TWL3025。当然现在的集成度更高，比如Infineon PMB6272 则把 ABB 和 射频前端都做到一块芯片内，Qualcomm 的 QSC6270 则把数字基带，模拟基带和射频前端都集成到一个芯片内了！

C123/C118 的主板结构，参考： http://bb.osmocom.org/trac/wiki/MotorolaC123

2.1 DBP

数字基带信号，经数字基带处理器 (DBP)内的 DSP Core 处理、GMSK解调后，直接输出 MAC block 到 ARM Core，运行于 ARM 内部的 Layer 1 程序，开始对MAC Block 进行协议解析，最终将有效数据输出到串口，供上层软件处理。

2.2 射频部分

目前，射频部分都是模拟器件，数字器件没法处理射频。因此空中无线传输的电波，其基带信号都是模拟信号。

2.2.1 相关射频背景

模拟信号调制技术(FM/AM/PM/SSB)

手机内部 I/Q信号

混频器

中频 http://en.wikipedia.org/wiki/Intermediate_frequency

2.2.2 接受过程

移动台（手机）典型的接受过程为：

天线接收—— 天线匹配及天线开关 —— 滤波（声表面滤波器，SAW Filter）—— 放大（低噪声放大器，LNA）—— 接受镜像抑制，RF混频（混频器 RF Mixer）
—— 中频滤波 —— 中频放大 —— IQ解调（IF混频器，输出 67.708KHz 模拟 I/Q 信号）—— 滤波 —— （进入基带部分）

2.2.3 发射过程

典型的发射过程为：

（来自基带的GMSK调制的模拟 I/Q 信号）—— IQ调制为中频信号 —— 中频滤波 —— 发射混频（RF混频器，RF Mixer）—— 功率放大（PA）
—— 天线开关（切换收/发） —— 天线发射

3 智能机时代基带和射频结构

特点是高度集成化

3.1 T959/I9000

早期的代表机器 SAMSUNG T959/I9000 基带和射频结构:

• 2G/3G射频前端 + 模拟基带处理，用的是一片 Intel/Infineon 的 5703

• 数字基带部分，用的 Intel/Infineon 的 8824 (PMB9801, X-GOLD 616)，DSP + ARM 核心，ARM Core 上跑一个实时OS，内有大量 2G/3G 的协议处理进程

• Intel/Infineon 5703 和 Intel/Infineon 8824 间的接口，使用标准的 3G DigRF V3.09。3G DigRF 最新的标准已经到 V4，用于支持4G下的高带宽、高I/Q速率的需求

3.2 Note II

2012年底发布的机器 SAMSUNG Note II N7102，该机器是双卡双待机器，因此其有两套射频和基带处理路径：

路径一：

• 高通 (Qualcommm) 一片解决方案 ESC6270，单片内部集成射频前端、模拟基带处理、数字基带处理器。该高度集成芯片用于取代高通原 MSM6255A/MSM6260(BaseBand) + RTR6285(RF) + PM6658(Power Management) 的三片方案

路径二：

• 2G/3G射频前端 + 模拟基带处理，用的一片 Intel/Infineon 5712 (SMARTi-UE2)

• 数字基带部分，用的一片 Intel/Infineon X-GOLD 626

3.3 Note III

2013年9月发布的 Galaxy Note III N9005

• Qualcomm MSM8974 Snapdragon 800 Baseband / Applications Processor （基带处理）

• Qualcomm WTR1605L GSM/CDMA/W-CDMA/LTE RxD Transceiver + GPS （射频前端）

• Qualcomm PM8841 and PM8941 Power Management

Note III 解析： http://www.techinsights.com/samsung-galaxy-note-3/

3.4 Huawei P6

比亚迪电子代工，很好地解决了全金属外壳下，智能机 2G/3G/WiFi/Bluetooth/GPS 的射频天线问题，解决的方案也是把金属外壳的一部分作为天线，天线即外壳，外壳即天线，巧妙地绕开了金属对射频电磁场的影响。

• 射频前端 + 模拟基带，应该是 Intel/Infineon 单片方案，怀疑也是PMB5712

• 数字基带处理器，Intel/Infineon X-GOLD 626 (X-GOLD 626)，同 N7102 路径二

3.5 MI 3

TD版：

• 展讯 Spreadtrum SC8803 (TD-SCDMA基带）

• 展讯 Spreadtrum SR3500 （射频前端，收发模块，支持TD-LTE/FDD-LTE/TD-SCDMA/WCDMA/GSM）

• RF9812 （射频前端，发射模块，支持TD-SCDMA和GSM）

3.6 MEIZU MX3

MX3 倒是和 Note II N7102 的路径二相同：

• 射频前端 + 模拟基带，Intel/Infineon PMB5712

• 数字基带处理器，Intel/Infineon PMB9811（X-GOLD 626）

参考拆解：http://mobile.hiapk.com/evaluate/dismantle/131028/1460865_9.html

3.7 iPhone 4S

• 射频前端 + 模拟基带，高通(Qualcomm) RTR8605

• 数字基带部分，使用一片高通 MDM6610

• SAW (Surface Acoustic Wave) Filter，SAW滤波器，TriQuint TQM9M9030

• TriQuint TQM666052, PA-Duplexer Module

• 射频功率管理，Qualcomm PM8028

• WCDMA 射频功放，Skyworks 77464-20

• 射频功放，Avago ACPM-7181

参考 iPhone 4s 拆解：http://www.ifixit.com/Teardown/iPhone+4S+Teardown/6610

Apple 设备内部芯片参考：http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_iOS_devices

3.8 iPhone 5S

• 射频前端 + 模拟基带，高通(Qualcomm) WTR1605L，LTE/HSPA+/CDMA2K/TDSCDMA/EDGE/GPS RF Transceiver

• 数字基带部分，高通 Qualcomm MDM9615M，支持LTE基带处理

• SAW Filter, TriQuint TQM6M6224

• RF power management IC, Qualcomm PM8018

5S 的射频功放壮观：

• 2G/EDGE Power Amplifier, Skyworks SKY77810

• Band 25/3 Power Amplifier, Avago A792503

• Band 5/8 Dual Power Amplifier, RF Micro RF3763

• Band 18/19/20 Power Amplifier, Skyworks SKY77572

• Band 13/17 Power Amplifier, Skyworks SKY77496

• Band 1/4 Dual Power Amplifier, TriQuint TQF6414

iPhone 5S 拆解：http://www.ifixit.com/Teardown/iPhone+5s+Teardown/17383

Apple A7 解析：http://www.ifixit.com/Teardown/Apple+A7+Teardown/17682

4 参考资料

• http://blog.csdn.net/alexu2002/article/details/6783021

• https://www.writelatex.com/598776fbwdgx#/1219818/

• Tex example: http://www.texample.net/tikz/examples/all/?page=18

• Android接口：http://wenku.baidu.com/view/412c05252f60ddccda38a081.html

• Analysis radio: http://tjworld.net/wiki/Android/HTC/Vision/RadioAnalysis

• hboot: http://tjworld.net/wiki/Android/HTC/Vision/HbootAnalysis#rtaskC-TalkingtotheRadio

• 小米3 拆解：http://en.miui.com/thread-7633-1-1.html

• 魅族M9 拆解： http://www.evolife.cn/html/2011/57854.html

• 高通RF360，一片解决天线和基带之间的所有器件：http://www.52rd.com/S_TXT/2013_7/TXT48364.HTM

最后

以上就是欢喜小蘑菇为你收集整理的基带处理器和射频前端的体系结构的全部内容，希望文章能够帮你解决基带处理器和射频前端的体系结构所遇到的程序开发问题。

如果觉得靠谱客网站的内容还不错，欢迎将靠谱客网站推荐给程序员好友。