CN1901705A - 基带芯片及基于基带芯片的移动终端实现多模切换的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基带芯片及基于该基带芯片的移动终端实现多模切换的方法，本发明所述移动终端的基带芯片由源编解码子系统102、无线收发子系统101、无线收发与源编解码公共控制与处理子系统100三个子系统组成，该基带芯片可以采用基于CMOS工艺的单颗芯片实现。本发明所述基带芯片适用于TD－SCDMA模或包括TD－SCDMA模在内的多模移动终端的基带芯片，满足了对第三代移动通信技术的移动终端提出的新的需求，减少了重复性设计；另外，本发明基于上述基带芯片的移动终端在不同通信模式间切换的方法，实现了移动终端在不同通信模式之间的切换。
Description
技术领域
本发明涉及移动终端芯片技术，尤指一种符合第三代伙伴关系计划(3GPP)时分同步码分多址接入技术(TD-SCDMA)等协议，适用于TD-SCDMA模或包括TD-SCDMA模在内的多模移动终端的基带芯片，及基于本发明基带芯片的移动终端在不同通信模式间切换的方法。
背景技术
众所周知，TD-SCDMA产业化的关键是终端，而终端的技术瓶颈在于对终端芯片方案的研究。第二代移动终端芯片设计多倾向于使用固化的专用硬件电路实现，而仅将少部分芯片设计用软件来实现，从芯片初期设计至芯片进入商用走过了3至5年的时间，同时这种使用固化的专用硬件电路实现的芯片设计难以适应新的需求变化。
TD-SCDMA是国际电联(ITU)正式接纳的第三代移动通信系统标准之一，对基于第三代移动通信技术的移动终端提出了新的需求，主要表现在如下几个方面：
(1)更多更丰富的应用；
(2)支持多模，节省用户开支，同时具备提供更灵活的服务的能力，有利于运营商更为合理地利用频谱资源；
(3)更低的成本；
(4)提供可定制的服务，便于系统升级。
为了满足新的需求，面对新的挑战，在移动终端设计的关键技术环节，即芯片设计中必须采用更为优化的体系结构，以便使芯片设计适应更多的移动终端，尽量减少非重复设计成本。
目前，尚没有适用于包括TD-SCDMA模在内的多模终端的商用化专用基带芯片。专用基带芯片主要通过系统的主控单元进行模式选择，并接收来自射频的IQ数据，完成相应模式的基带处理；同时将系统基带处理后的待发送数据由射频通道发送出去。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种适用于TD-SCDMA模或包括TD-SCDMA模在内的多模移动终端的基带芯片，该移动终端的基带芯片能够满足对第三代移动通信技术的移动终端提出的新的需求，减少重复性设计成本。
本发明的另一目的在于提供一种基于上述基带芯片的移动终端在不同通信模式间切换的方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：
一种基带芯片，该基带芯片包括以下部分：
源编解码子系统(102)，用于接收来自源数据接口的源数据，将源数据的数据协议和特定速率数据转换成基带芯片当前通信模式所支持的格式，并通过接口模块(100A)将转换后的数据发送给无线收发子系统(101)；同时将来自无线收发子系统(102)的数据格式转换为源数据端接收的数据格式，并通过接口模块(100A)将转换后的数据发送给源数据接口；
无线收发子系统(101)，用于完成数据与信令的编解码、调制解调、突发形成，并通过射频模块的上下变频处理后在空中接口上发送和接收来自基站的无线信令和数据，通过接口模块(100A)受控于公共控制处理子系统(100)；同时该无线收发子系统(101)为数据或语音业务提供专用和公共传输信道的使用；
公共控制处理子系统(100)，用于实现无线收发子系统(101)与空中接口的时序控制，并完成基带芯片各子系统间的控制处理；
接口模块(100A)，用于连接源编解码子系统(102)、无线收发子系统(101)和公共控制处理子系统(100)。
所述源编解码子系统(102)包括：
接口驱动模块(1021)及数据编解码模块(1020)，用于实现与所述源数据接口中数据接口(107)的通信；将来自所述数据接口(107)的数据编码后发送给接口模块(100A)，和将来自接口模块(100A)的数据解码后发送给所述数据接口(107)；
声码器模块(1022)，用于实现与所述源数据接口中语音接口(108)的通信；所述声码器模块(1022)对来自所述语音接口(108)的语音数据进行编码后发送给接口模块(100A)，和将来自接口模块(100A)的语音数据解码后发送给所述语音接口(108)。
所述源编解码子系统(102)还包括：视频高速模数转换ADC和数模转换DAC模块(1024)，以及视频编解码模块(1023)，用于实现与所述源数据接口中视频传感器接口(109)的通信；
来自所述视频传感器接口(109)的数据经ADC和编码后经由接口模块(100A)发送至无线收发子系统(101)，同时来自无线收发子系统(101)的数据经DAC和解码后经由接口模块(100A)发送至所述视频传感器接口(109)。
所述声码器模块(1022)包括：G.711脉冲调制PCM编解码器、局部时钟产生电路、可变增益和数模转换电路；G.711脉冲调制PCM编解码器完成模拟语音到数字语音的转换，并通过局部时钟产生电路时钟电路产生完成PCM编码所需要的时钟；可变增益实现对语音音量的调节，数模转换电路用于完成对数字语音的数据采样。
所述数据接口(107)为RS-232接口，和/或USB OTG接口，和/或符合IEEE802.11协议的接口，和/或符合IEEE802.3协议的接口，和/或PCMCIA接口。
所述无线收发子系统(101)包括：
系统时序控制及射频控制单元(1010)，用于通过空中接口控制射频模块；系统时序控制及射频控制单元(1010)中设有模式控制寄存器，通过公共控制处理子系统(100)对该模式控制寄存器的控制，完成多模系统之间的切换；
发送滤波器模块(1011)与接收滤波器模块(1015)，用于完成IQ信号的成形滤波，发送滤波器模块(1011)与空中接口的TX_I/Q相连，接收滤波器模块(1015)与空中接口的RX_I/Q相连；
突发成形模块(1012)，用于产生符合TD-SCDMA协议的突发，以完成发送burst的波束成形；
多用户检测模块(1016)，用于完成数据解调，各个用户数据的检测；
交织模块(1013)与解交织模块(1017)，分别用于对待发送的数据进行取交织操作和对所接收的解调后数据进行解交织操作；
信道编码器和复用模块(1014)与信道解码和解复用模块(1018)，用于降低数据传输通道误码，接收通道的IQ数据经由信道解码和解复用模块(1018)完成信道解码和解复用操作，发送通道的IQ数据经由信道编码器和复用模块(1014)完成信道编码器和复用信息操作；
来自空中接口接收通道的IQ数据经接收滤波器模块(1015)的成形滤波，多用户检测模块(1016)对成形滤波后的数据进行解调及检测、解交织模块(1017)对所解调后数据进行解交织操作并由信道解码和解复用模块(1018)完成信道解码和解复用操作；之后，在公共控制处理子系统(100)的控制下，通过接口模块(100A)将经无线收发子系统(101)处理后的1Q数据发送给源编解码子系统(102)；
来自源编解码子系统(102)待发送的源数据，在公共控制处理子系统(100)的控制下，通过接口模块(100A)发送至信道编码器和复用模块(1014)，经信道编码器和复用信息操作后，交织模块(1013)对待发送的数据进行取交织操作、并经突发成形模块(1012)产生符合TD-SCDMA协议的突发，以完成发送burst的波束成形，再经发送滤波器模块(1011)的成形滤波后发送至空中接口的发送通道。
所述无线收发子系统(101)还包括：加解密加速器模块(1019)，用于完成加密和解密操作；在公共控制处理子系统(100)的控制下，对经接口模块(100A)发送/接收的数据进行加解密操作。
所述加解密加速器模块(1019)中设置模式设置寄存器，用于设置不同的通信模式；根据所述模式控制寄存器中的不同的模式实现不同的加密操作。
所述发送滤波器模块(1011)和接收滤波器模块(1015)分别为发送均方根升余弦RRC滤波器和接收RRC滤波器。
所述接收/发送RRC滤波器为系数可重配置的加速器。
所述符合TD-SCDMA协议的突发脉冲为：下行导频DWPTS、上行导频UPPTS或普通突发脉冲。
所述多用户检测模块(1016)中设置多用户检测加速器。
所述用户检测加速器为通用加速器。
所述交织模块(1013)与解交织模块(1017)中分别设置交织加速器和解交织加速器，交织加速器和解交织加速器分别与所述信道编码器和复用模块(1014)和所述信道解码和解复用模块(1018)共同完成信道的编/解码。
所述信道解码和解复用模块(1018)包括Viterbi和Turbo解码加速器；信道编码器和复用模块(1014)根据不同通信模式的协议要求在数据中加入信息冗余；通过信道编码器和复用模块(1018)内部的Viterbi和Turbo解码加速器，使得系统能够实时完成解码功能。
若所述信道编码器和复用模块(1014)为一个以上，则各个信道编码器和复用模块(1014)采用级联方式对数据进行编码。
所述无线收发子系统(101)提供专用和公共传输信道包括：专用传输信道DCH、广播信道BCH、控制信息寻呼信道PCH、前向接入信道FACH。
所述无线收发子系统(101)提供专用和公共传输信道还包括：上行共享信道USCH和下行共享信道DSCH。
所述无线收发子系统(101)提供专用和公共传输信道还包括：寻呼指示信道PICH和前向物理接入信道FRACH。
所述公共控制处理子系统(100)包括：
一个或一个以上数字信号处理器DSP模块(1001)与用于存储DSP程序和数据的DSP存储器(1002)；
一个或一个以上微控制器MCU模块(1003)与用于存储MCU程序和数据的MCU存储器(1004)，MCU模块1003中设置有系统状态机，用于实时检测系统是否有通信模式切换需求；所述DSP模块(1001)与所述MCU模块(1003)间采用标准总线或共享存储器实现相互间的数据交互；
功率与时钟管理模块(1005)，用于通过电池充电电路接口(102)和实时时钟电路接口(103)对移动终端的功率和时钟进行管理；
键盘和显示驱动模块(1006)，以及与SIM或USIM电路(10A)相连的SIM或USIM控制模块(100B)，用于支持单色显示模块和彩色显示模块，支持标准键盘和可扩展键盘模块；
系统监控模块(1007)，用于采集来自接口(104)的监控数据；
外围串口接口模块(1008)，用于下载数据、软件升级或调试；外部总线接口模块(1009)，用于连接和支持外部存储器；支持外部存储器的读写操作。
所述外围串口接口模块(1008)为MCU的专用串口。
所述外部总线接口模块(1009)连接和支持的外部存储器包括：数据存储器RAM、程序存储器ROM、可擦除只读程序存储器EPROM、可电擦除只读程序存储器E2PROM。
所述外部总线接口模块(1009)还包括：用于对存储于所述外部存储器内的数据进行解压的解压器。
所述基带芯片集成在单芯片中。
一种基于基带芯片的移动终端实现多模切换的方法，基带芯片包括源编解码子系统(102)、无线收发子系统(101)、公共控制处理子系统(100)及接口模块(100A)，预设通信模式，移动终端上电后，该方法包括以下步骤：
A.基带芯片根据所述设置的通信模式，装载当前通信模式对应的软件，基带芯片通过运行装载的软件，配置所述无线收发子系统(101)中各模块工作于当前所选的通信模式；
B.所述移动终端工作于当前通信模式，并判断是否有通信模式切换需求，若有，则进入步骤C；否则，返回步骤B。
C.基带芯片根据待切换的通信模式重新设置通信模式，并软复位移动终端后返回步骤A。
将所述通信模式设置在所述无线收发子系统(101)中系统时序控制及射频控制单元(1010)的模式控制寄存器中。
步骤A中所述装载当前通信模式对应的软件的方法为：根据所述模式控制寄存器中设置的当前通信模式，基带芯片的ROM中预设的bootup程序将不同通信模式对应的不同软件装载到ROM中。
步骤B中所述判断是否有通信模式切换需求的方法为：通过基带芯片中MCU模块(1003)的系统状态机检测并判断是否有通信模式切换请求，若系统状态机中状态显示通信模式发生变化，则有通信模式切换请求；否则，没有通信模式切换请求。
由上述技术方案可见，本发明移动终端的基带芯片由源编解码子系统102、无线收发子系统101、无线收发与源编解码公共控制与处理子系统100三个子系统组成，三个子系统之间通过无线收发子系统和源编解码子系统的接口模块100A来完成连接，本发明基带芯片可以在采用基于CMOS工艺的单颗硅片上实现。该基带芯片适用于TD-SCDMA模或包括TD-SCDMA模在内的多模移动终端，满足了对第三代移动通信技术的移动终端提出的新的需求，减少了重复性设计成本；另外，本发明基于上述基带芯片的移动终端在不同通信模式间切换的方法，实现了移动终端在不同通信模式之间的切换。
附图说明
图1是本发明移动终端的基带芯片结构示意图；
图2是本发明不同模式间切换工作流程图。
具体实施方式
本发明的核心思想是：将组成基带芯片的源编解码子系统102、无线收发子系统101、无线收发与源编解码公共控制与处理子系统100三个子系统集成在单颗硅片上，该基带芯片适用于TD-SCDMA模或包括TD-SCDMA模在内的多模移动终端的基带芯片，满足了对第三代移动通信技术的移动终端提出的新的需求，减少了重复性设计成本；另外，本发明基于上述基带芯片的移动终端在不同通信模式间切换的方法，实现了移动终端在不同通信模式之间的切换。
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举较佳实施例，对本发明进一步详细说明。
随着具备高处理能力的低功耗数字信号处理器(DSP)技术的日益成熟，基于软件无线电的移动终端的芯片设计技术日益显露出优势，本发明拟基于软件无线电技术设计更为优化的芯片体系结构，并构成移动终端设计平台，以适应不断变化的客户需求，并支持多模终端的设计。本发明基于上述终端芯片的设计，解决包括TD-SCDMA模在内的多模终端芯片的设计问题。
图1是本发明移动终端的基带芯片结构示意图，从图1所示可以看出，本发明移动终端的基带芯片主要由源编解码子系统102、无线收发子系统101、无线收发与源编解码公共控制与处理子系统100三个子系统组成，以下将无线收发与源编解码公共控制与处理子系统100简称为公共控制处理子系统100。三个子系统之间通过接口模块100A来完成连接，本发明基带芯片可以采用基于CMOS工艺的单颗芯片实现，在单颗芯片中集成基带单元。
其中，源编解码子系统102，用于接收来自源数据接口的源数据，将源数据的数据协议和特定速率数据转换成基带芯片当前通信模式所支持的格式，并通过接口模块100A将转换后的数据发送给无线收发子系统101；
无线收发子系统101，用于完成数据与信令的编解码、调制解调、突发形成，并通过射频模块的上下变频处理后在空中接口上发送和接收来自基站的无线信令和数据，通过该无线收发子系统101中控制总线10经接口模块100A受控于公共控制处理模块100；同时该无线收发子系统101为多种数据或语音业务提供专用和公共传输信道的使用；
公共控制处理子系统100，用于实现无线收发子系统101与空中接口的时序控制，并完成基带芯片各子系统间的控制处理。
下面分别对各子系统的功能及组成进行详细描述：
1)源编解码子系统102
源编解码子系统102主要负责将源数据的数据协议和特定速率数据转换成TD-SCDMA或其它通信模式所支持的格式。这里的源数据可以是个人电脑(PC)、PDA、FAX、定位/导航系统、电子地图、POTS、ISDN有线Modem、无线数据终端等，并通过接口模块100A将封装后的数据发送给无线收发子系统101；同时将来自无线收发子系统102的数据格式转换为源数据端接收的数据格式，并通过接口模块100A将转换后的数据发送给源数据接口。
源编解码子系统102包括：与数据接口107通信的接口驱动模块1021及数据编解码模块1020，接口驱动模块1021及数据编解码模块1020，用于实现与所述源数据接口中数据接口107的通信；将来自所述数据接口(107)的数据编码后发送给接口模块100A，和将来自接口模块100A的数据解码后发送给所述数据接口107；数据接口可以是RS-232、USB OTG、IEEE802.11、IEEE802.3或PCMCIA等接口；与语音接口108，包括耳机和扬声器通信的声码器模块1022；还可以选择包括与视频传感器接口109通信的视频高速模数转换(ADC)和数模转换(DAC)模块1024及视频编解码模块1023。视频高速ADC和DAC模块1024，以及视频编解码模块1023，用于实现与所述源数据接口中视频传感器接口109的通信；来自所述视频传感器接口109的数据经ADC和编码后经由接口模块100A发送至无线收发子系统101，同时来自无线收发子系统101的数据经DAC和解码后经由接口模块100A发送至所述视频传感器接口109。
这里将数据接口107、语音接口108和视频传感器接口109统一称为源数据接口。
其中，声码器模块1022，用于实现与所述源数据接口中语音接口108的通信；所述声码器模块1022对来自所述语音接口108的语音数据进行编码后发送给接口模块100A，和将来自接口模块100A的语音数据解码后发送给所述语音接口108。声码器模块1022可以包括多种语音编解码器，如符合3GPP TS26.xxx标准的声音/调制解调器插卡(AMR)语音编解码器等；数据源编解码器模块1020可以支持符合3GPP TR 26.901等其它标准的宽带AMR语音处理功能。
声码器模块1022还可以包括符合G.711规范的脉冲调制(PCM)编解码器，局部时钟产生电路，可变增益和数模/模数转换电路，用于语音信号的增益控制。G.711脉冲调制PCM编解码器完成模拟语音到数字语音的转换，并通过局部时钟产生电路时钟电路产生完成PCM编码所需要的时钟；可变增益实现对语音音量的调节，数模转换电路用于完成对数字语音的数据采样。
声码器模块1022还可以包括回声消除电路，这有利于提高如免提车载电话的通话质量。
2)无线收发子系统101
无线收发子系统101主要负责完成数据与信令的编解码、调制解调、突发形成，并通过射频模块的上下变频处理后在空口上发送和接收来自基站的无线信令和数据。无线收发子系统101中的各模块间通过无线收发子系统101控制总线10相连，并通过该控制总线10经接口模块100A受控于公共控制处理子系统100，因此，可更为灵活地支持多模系统和为不同需求而特殊配置的系统。
无线收发子系统101包括：
(1)系统时序控制及射频控制单元1010，在其中设有模式控制寄存器，通过公共控制处理子系统100对该模式控制寄存器的配置完成多模系统之间的切换，系统时序控制及射频控制单元1010与空中接口的RF_ctr1信号相连。
(2)发送滤波器模块1011与接收滤波器模块1015，用于完成IQ信号的成形滤波，发送滤波器模块1011与空中接口的TX_I/Q接口相连，接收滤波器模块1015与空中接口的RX_I/Q接口相连；
发送滤波器模块1011和接收滤波器模块1015可分别选择使用发送均方根升余弦(RRC)滤波器和接收RRC滤波器，用于完成脉冲成形。这里，接收/发送RRC滤波器可以设计成系数可重配置的硬件加速器模块，以适应不同通信模式的邻道响应等性能要求。
(3)突发成形模块1012，用于产生符合TD-SCDMA协议的突发脉冲，例如：下行导频DWPTS、上行导频UPPTS和普通突发脉冲等，以完成发送burst的波束成形。
(4)多用户检测模块1016，用于完成数据解调和各个用户数据的检测；
可以在多用户检测模块1016中选择设置用户检测加速器，该用户检测加速器可以设计成通用加速器。
(5)交织模块1013与解交织模块1017，交织模块1013用于对待发送的数据进行取交织操作；解交织模块1017用于将所接收的解调后数据进行解交织操作；
交织模块1013与解交织模块1017中可以分别选择设置交织硬件加速器和解交织硬件加速器，交织硬件加速器和解交织硬件加速器分别与信道编码器和复用模块1014、信道解码和解复用模块1018一起完成信道的编/解码功能。
(6)信道编码器和复用模块1014与信道解码和解复用模块1018，信道编码是指为降低数据在复杂无线信道环境下的传输错误而对各信息符号进行编码，解码是编码的逆过程；
信道编码器和复用模块1014用于降低数据传输通道误码，接收通道的IQ数据经由信道解码和解复用模块1018完成信道解码和解复用操作，发送通道的IQ数据经由信道编码器和复用模块1014完成信道编码器和复用信息操作。
信道解码和解复用模块1018可以选择包括Viterbi和Turbo解码加速器；而信道编码器和复用模块1014可以根据不同模式的协议要求在数据中加入信息冗余，以便于对经无线信道传输的数据进行检错和纠错。信道编码器和复用模块1014可以有多个，各个信道编码器和复用模块1014可以采用级联方式对数据进行编码，以达到较好的编码性能，3GPP TD-SCDMA模式下，主要采用卷积编码、二阶Reed-muler编码等；
以TD-SCDMA系统为例，根据3GPP 25.222协议，信道编码器和复用模块1014与信道解码和解复用模块1018分别主要包括以下编解码及解复用过程：
编码与复用过程主要包括：CRC校验编码，传输块级联与码块分段，信道卷积编码，无线帧均衡，一次交织，无线帧分段，速率匹配，传输信道复用，比特加扰，二次交织，子帧分段，物理信道映射，TFCI编码等。
解码与解复用过程主要包括：TFCI解码，TFI计算，物理信道解映射，子帧合并，二次解交织，比特解扰，传输信道解复用，解速率匹配，无线帧级联，一次解交织，帧长度恢复，Viterbi/Turbo译码，编码块级联与传输块分段，CRC校验等。
根据以上所述无线收发子系统101的组成，来自空中接口接收通道的IQ数据经接收滤波器模块1015的成形滤波，多用户检测模块1016对成形滤波后的数据进行解调及检测、解交织模块1017对所解调后数据进行解交织操作并由信道解码和解复用模块1018完成信道解码和解复用操作；之后，在公共控制处理子系统100的控制下，通过接口模块100A将经无线收发子系统101处理后的IQ数据发送给源编解码子系统102；
来自源编解码子系统102待发送的源数据，在公共控制处理子系统100的控制下，通过接口模块100A发送至信道编码器和复用模块1014，经信道编码器和复用信息操作后，交织模块1013对待发送的数据进行取交织操作、并经突发成形模块1012产生符合TD-SCDMA协议的突发，以完成发送burst的波束成形，再经发送滤波器模块1011的成形滤波后发送至空中接口的发送通道。
另外，无线收发子系统101还可以选择包括加解密加速器模块1019，这一模块主要用于完成加密和解密操作；根据所述模式控制寄存器中的不同的模式实现不同的加密操作。
3GPP作为3G系统的标准化制订组织，已经规范了3G系统前期应用的安全接入标准，并保证了与GSM安全接入机制的最大兼容性。在安全接入标准中规定了保护信息的机密性和完整性算法，及对用户鉴别的鉴权和密钥协商算法。
标准中定义了两个标准化算法f8和f9。f8算法用于对信息进行加密保护，称为机密性算法，保护传输的信息不会泄漏或被窃听；f9算法用于对信息进行完整性保护，称为完整性算法，保护传输信息不会受到任何破坏。当对传输信息进行任何修改、增加、删除或其它破坏性操作时都会被检出。标准中标识算法的标识位用四位比特数表示。除规定的标准化算法f8和f9之外，考虑一些特殊的因素还允许使用其它的算法，比如，对于TD-SCDMA模，加解密算法主要是在无线资源控制(RRC)，无线链路控制(RLC)和媒体接入(MAC)层实现，因而，加解密加速器模块1019可选择与承载RRC、RLC、MAC层部分软件的MCU相连接，以使系统数据流顺畅，便于实现加解密操作，同时满足系统实时性要求。
对于多模系统，如支持GSM模，则可以配置符合GSM标准的加解密算法加速器，与DSP模块1001相连，另外，对于不同的模，在加解密加速器模块1019的模式设置寄存器中进行不同的设置。
无线收发子系统101同时提供专用和公共传输信道的使用，例如，
适用的专用信道有：专用传输信道(DCH)可用于上/下行链路作为承载网络和特定UE之间的用户信息或控制信息；
适用的控制信道有：用于广播系统和小区的特有信息的广播信道BCH；用于系统不知道移动台所在的小区时，发送给移动台的控制信息寻呼信道PCH；用于当系统知道移动台所在的小区时，发给移动台的控制信息的前向接入信道(FACH)，FACH也可以承载一些短的用户信息数据包。
本发明还可选择支持上行共享信道(USCH)和下行共享信道(DSCH)这两种传输信道，USCH信道是几个UE共享的上行传输信道，用于承载专用控制数据或业务数据；DSCH信道是几个UE共享的下行传输信道，用于承载专用控制数据或业务数据；
本发明还同时支持寻呼指示信道(PICH)和前向物理接入信道(FRACH)这两个特殊物理信道的解码处理。
3)公共控制处理子系统100
公共控制处理子系统100主要功能包括：一方面负责无线收发子系统101与空中接口的时序控制；另一方面负责基带芯片中各子系统模块间各种软硬件中断、消息和非实时性操作处理。
公共控制处理子系统100包括：
(1)数字信号处理器(DSP)模块1001与用于存储DSP程序和数据的DSP存储器1002；
按照实际情况，可选择采用一个或多个DSP模块。
(2)微控制器(MCU)模块1003与用于存储MCU程序和数据的MCU存储器1004，MCU模块1003中设置有系统状态机，用于实时检测系统是否有通信模式切换需求；
按照实际情况，可选择采用一个或多个MCU模块；
DSP模块1001与MCU模块1003之间可以采用标准总线或共享存储器等通信方式来实现相互间的数据交互。DSP模块1001和MCU模块1003可以采用实时操作系统。DSP模块1001和MCU模块1003通过DSP和MCU与源编解码子系统接口总线12，与无线收发子系统101中的系统时序控制及射频控制单元1010相连，DSP模块1001或MCU模块1003可以配置系统时序控制及射频控制单元1010中的模式控制寄存器，并进一步将模式控制寄存器中配置的控制信息通过DSP总线11和无线收发子系统101控制总线10传送到无线收发子系统101中的其它各个模块，用于完成多模系统的模式控制。其中，系统时序控制及射频控制单元1010还可以在DSP模块1001与MCU模块1003的控制下完成系统的实时时序控制；
当信道解码和解复用模块1018中包括Viterbi和Turbo解码加速器时，DSP模块1001可以与该Viterbi与Turbo解码加速器相连，用于完成符合3GPP规范的数据编/解码操作；
当多用户检测模块1016中设计有多用户检测加速器时，DSP模块1001可以与该用多户检测加速器相连，并可选择增加Rake加速器等以支持多模设计；
当交织模块1013与解交织模块1017中分别设计有交织加速器和解交织加速器时，DSP模块1001可以分别与该交织加速器、解交织加速器相连，用于与信道编码器和复用模块1014与信道解码和解复用模块1018共同完成所需要的信道编/解码功能；
当发送滤波器模块1011和接收滤波器模块1015分别使用发送RRC滤波器和接收RRC滤波器时，DSP模块1001可以分别与该发送RRC滤波器、接收RRC滤波器相连，用于完成脉冲成形功能；
当无线收发子系统101中包括加解密加速器模块1019时，可选择配置该加解密加速器模块1019与DSP模块1001或MCU模块1003相连，例如：对于支持3GPP的情况下，加解密加速器模块1019中的符合3GPP协议的Kasumi加密算法被激活，并与MCU模块1003相连；对于支持GSM模的情况下，加解密加速器模块1019中的符合GSM协议的Cipher加密算法被激活，并与DSP模块1001相连；对于其它的专门应用，可配置支持用户定制的特有的加密算法；
另外，在DSP模块1001和MCU模块1003中均可包括代码解压缩电路，以支持多应用大存储量，解决代码密度与处理器处理速度之间的瓶颈。
(3)功率与时钟管理模块1005，通过电池充电电路接口102和实时时钟电路接口103对移动终端的功率和时钟进行管理；
功率与时钟管理模块1005与射频模块的Master Clock相连，用于完成由移动终端的射频接收单元恢复的TD-SCDMA的系统时钟，并通过功率与时钟管理模块1005中的射频本振电路完成对系统时钟频率的锁定，该模块可包括锁相环电路，时钟综合电路等。在系统处于睡眠状态时，系统主时钟被关断，由RTC电路提供时钟，该电路支持系统帧号的维护。一般功率管理电路会在MCU等功能模块的管理下，根据目前移动终端的状态使芯片上不使用的功能模块断电，在本发明中，设计采用外部实时时钟，实时时钟由单独的电池供电，用以提供系统所需的日历等功能。功率与时钟管理模块1005还包括电池充放电控制电路。
(4)键盘和显示驱动模块1006，以及与SIM或USIM电路10A相连的SIM或USIM控制模块100B，用于支持单色显示模块和彩色显示模块，支持标准键盘和可扩展键盘模块。
(5)系统监控模块1007，用于采集通过接口104相连接的温度等其它传感器的监控数据。
(6)外围串口接口模块1008，用于下载数据，软件升级或调试。比如，TD-SCDMA的协议栈分析仪105可以通过外围串口接口模块1008与移动终端相连接，以便实现协议栈符合度测试等各种测试下的仿真；该外围串口可以是MCU芯片的专用串口。
(7)外部总线接口模块1009，用于连接和支持各种MCU的外部存储器，如RAM、ROM、EPROM、E2PROM等。另外，外部总线接口模块1009可以选择增加对存储于外部存储器内的数据进行解压的功能，这样可以省略MCU解压代码，使MCU代码运行更快。
(8)接口模块100A，用于连接源编解码子系统102、无线收发子系统101、公共控制处理子系统100三个子系统。
公共控制处理子系统100中包括DSP总线11、DSP和MCU与源编解码子系统接口总线12、以及MCU总线13，这些总线将公共控制处理子系统100的各个模块联系起来。
其中，DSP总线11用于完成无线收发子系统中各子模块或各加速器与DSP之间的通信；DSP和MCU与源编解码子系统接口总线12用于完成源编码子系统102，无线收发子系统101与公共控制处理子系统100之间的通信；MCU总线13用于完成与MCU接口的各功能子模块之间的通信。
采用这种总线结构，可以为面向多模和多种应用的设计提供较为灵活的设计平台。比如：对于多模设计而言，除射频差异外，主要差异在于无线收发子系统101，可由公共控制处理子系统100基于软件选择重配置无线收发子系统101，以支持多模设计；对于需要支持多种应用的情形，可由公共控制处理子系统100基于软件选择重配置源编解码子系统102以支持多种应用。
下面结合图2具体描述基于本发明基带芯片的移动终端在不同通信模式间的切换过程，图2是本发明不同模式间切换工作流程图，假设系统的缺省通信模式为通信模式1，具体工作步骤如下：
步骤200：移动终端上电后，移动终端的基带芯片根据用户设置的通信模式，装载当前通信模式对应的软件。
系统缺省通信模式预设在无线收发子系统101系统时序控制及射频控制单元1010的模式控制寄存器中。另外，在基带芯片的程序存储器(ROM)中预设有bootup程序，该bootup程序用于根据上述模式控制寄存器中设置的不同通信模式，将不同通信模式对应的不同软件装载到ROM中。
本步骤中，bootup程序将当前通信模式1对应的软件装载在ROM中。
步骤201：基带芯片通过运行装载的软件，配置无线收发子系统中各模块工作于当前所选的通信模式。
MCU模块1003或DSP模块1001将模式控制寄存器中配置的控制信息通过DSP总线11和无线收发子系统101控制总线10传送到无线收发子系统101中的其它各个模块，用于完成多模系统的模式控制。
本步骤中，对于无线收发子系统101各模块中具有模式设置寄存器的，将模式设置寄存器设置为当前所选的通信模式即可。比如，加解密加速器模块1019中的模式设置寄存器。
步骤202～步骤203：移动终端工作于当前通信模式，并判断是否有通信模式切换需求，若有，则进入步骤204；否则，返回步骤202。
本步骤中，基带芯片中MCU模块的系统状态机检测并判断是否有通信模式切换请求。若系统状态机中状态显示通信模式发生变化，则有通信模式切换请求；否则，没有通信模式切换请求。
步骤204～步骤205：基带芯片根据待切换的通信模式重新设置通信模式，并软复位移动终端后返回步骤200。
本步骤中MCU模块1003根据系统状态机的检测，获得待切换的通信模式，重新设置系统时序控制及射频控制单元1010中的模式控制寄存器，即将待切换的通信模式写入模式控制寄存器。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
Claims (28)
1.一种基带芯片，其特征在于，该基带芯片包括以下部分：
源编解码子系统(102)，用于接收来自源数据接口的源数据，将源数据的数据协议和特定速率数据转换成基带芯片当前通信模式所支持的格式，并通过接口模块(100A)将转换后的数据发送给无线收发子系统(101)；同时将来自无线收发子系统(102)的数据格式转换为源数据端接收的数据格式，并通过接口模块(100A)将转换后的数据发送给源数据接口；
无线收发子系统(101)，用于完成数据与信令的编解码、调制解调、突发形成，并通过射频模块的上下变频处理后在空中接口上发送和接收来自基站的无线信令和数据，通过接口模块(100A)受控于公共控制处理子系统(100)；同时该无线收发子系统(101)为数据或语音业务提供专用和公共传输信道的使用；
公共控制处理子系统(100)，用于实现无线收发子系统(101)与空中接口的时序控制，并完成基带芯片各子系统间的控制处理；
接口模块(100A)，用于连接源编解码子系统(102)、无线收发子系统(101)和公共控制处理子系统(100)。
2.根据权利要求1所述的基带芯片，其特征在于，所述源编解码子系统(102)包括：
接口驱动模块(1021)及数据编解码模块(1020)，用于实现与所述源数据接口中数据接口(107)的通信；将来自所述数据接口(107)的数据编码后发送给接口模块(100A)，和将来自接口模块(100A)的数据解码后发送给所述数据接口(107)；
声码器模块(1022)，用于实现与所述源数据接口中语音接口(108)的通信；所述声码器模块(1022)对来自所述语音接口(108)的语音数据进行编码后发送给接口模块(100A)，和将来自接口模块(100A)的语音数据解码后发送给所述语音接口(108)。
3.根据权利要求2所述的基带芯片，其特征在于，所述源编解码子系统(102)还包括：视频高速模数转换ADC和数模转换DAC模块(1024)，以及视频编解码模块(1023)，用于实现与所述源数据接口中视频传感器接口(109)的通信；
来自所述视频传感器接口(109)的数据经ADC和编码后经由接口模块(100A)发送至无线收发子系统(101)，同时来自无线收发子系统(101)的数据经DAC和解码后经由接口模块(100A)发送至所述视频传感器接口(109)。
4.根据权利要求2所述的基带芯片，其特征在于，所述声码器模块(1022)包括：G.711脉冲调制PCM编解码器、局部时钟产生电路、可变增益和数模转换电路；G.711脉冲调制PCM编解码器完成模拟语音到数字语音的转换，并通过局部时钟产生电路时钟电路产生完成PCM编码所需要的时钟；可变增益实现对语音音量的调节，数模转换电路用于完成对数字语音的数据采样。
5.根据权利要求2所述的基带芯片，其特征在于：所述数据接口(107)为RS-232接口，和/或USB OTG接口，和/或符合IEEE802.11协议的接口，和/或符合IEEE802.3协议的接口，和/或PCMCIA接口。
6.根据权利要求1所述的基带芯片，其特征在于，所述无线收发子系统(101)包括：
系统时序控制及射频控制单元(1010)，用于通过空中接口控制射频模块；系统时序控制及射频控制单元(1010)中设有模式控制寄存器，通过公共控制处理子系统(100)对该模式控制寄存器的控制，完成多模系统之间的切换；
发送滤波器模块(1011)与接收滤波器模块(1015)，用于完成IQ信号的成形滤波，发送滤波器模块(1011)与空中接口的TX_I/Q相连，接收滤波器模块(1015)与空中接口的RX_I/Q相连；
突发成形模块(1012)，用于产生符合TD-SCDMA协议的突发，以完成发送burst的波束成形；
多用户检测模块(1016)，用于完成数据解调，各个用户数据的检测；
交织模块(1013)与解交织模块(1017)，分别用于对待发送的数据进行取交织操作和对所接收的解调后数据进行解交织操作；
信道编码器和复用模块(1014)与信道解码和解复用模块(1018)，用于降低数据传输通道误码，接收通道的IQ数据经由信道解码和解复用模块(1018)完成信道解码和解复用操作，发送通道的IQ数据经由信道编码器和复用模块(1014)完成信道编码器和复用信息操作；
来自空中接口接收通道的IQ数据经接收滤波器模块(1015)的成形滤波，多用户检测模块(1016)对成形滤波后的数据进行解调及检测、解交织模块(1017)对所解调后数据进行解交织操作并由信道解码和解复用模块(1018)完成信道解码和解复用操作；之后，在公共控制处理子系统(100)的控制下，通过接口模块(100A)将经无线收发子系统(101)处理后的IQ数据发送给源编解码子系统(102)；
来自源编解码子系统(102)待发送的源数据，在公共控制处理子系统(100)的控制下，通过接口模块(100A)发送至信道编码器和复用模块(1014)，经信道编码器和复用信息操作后，交织模块(1013)对待发送的数据进行取交织操作、并经突发成形模块(1012)产生符合TD-SCDMA协议的突发，以完成发送burst的波束成形，再经发送滤波器模块(1011)的成形滤波后发送至空中接口的发送通道。
7.根据权利要求6所述的基带芯片，其特征在于，所述无线收发子系统(101)还包括：加解密加速器模块(1019)，用于完成加密和解密操作；在公共控制处理子系统(100)的控制下，对经接口模块(100A)发送/接收的数据进行加解密操作。
8.根据权利要求7所述的基带芯片，其特征在于，所述加解密加速器模块(1019)中设置模式设置寄存器，用于设置不同的通信模式；根据所述模式控制寄存器中的不同的模式实现不同的加密操作。
9.根据权利要求6所述的基带芯片，其特征在于，所述发送滤波器模块(1011)和接收滤波器模块(1015)分别为发送均方根升余弦RRC滤波器和接收RRC滤波器。
10.根据权利要求9所述的基带芯片，其特征在于，所述接收/发送RRC滤波器为系数可重配置的加速器。
11.根据权利要求6所述的基带芯片，其特征在于：所述符合TD-SCDMA协议的突发脉冲为：下行导频DWPTS、上行导频UPPTS或普通突发脉冲。
12.根据权利要求6所述的基带芯片，其特征在于：所述多用户检测模块(1016)中设置多用户检测加速器。
13.根据权利要求12所述的基带芯片，其特征在于，所述用户检测加速器为通用加速器。
14.根据权利要求6所述的基带芯片，其特征在于，所述交织模块(1013)与解交织模块(1017)中分别设置交织加速器和解交织加速器，交织加速器和解交织加速器分别与所述信道编码器和复用模块(1014)和所述信道解码和解复用模块(1018)共同完成信道的编/解码。
15.根据权利要求6所述的基带芯片，其特征在于，所述信道解码和解复用模块(1018)包括Viterbi和Turbo解码加速器；信道编码器和复用模块(1014)根据不同通信模式的协议要求在数据中加入信息冗余；通过信道编码器和复用模块(1018)内部的Viterbi和Turbo解码加速器，使得系统能够实时完成解码功能。
16.根据权利要求6所述的基带芯片，其特征在于，若所述信道编码器和复用模块(1014)为一个以上，则各个信道编码器和复用模块(1014)采用级联方式对数据进行编码。
17.根据权利要求1所述的基带芯片，其特征在于，所述无线收发子系统(101)提供专用和公共传输信道包括：专用传输信道DCH、广播信道BCH、控制信息寻呼信道PCH、前向接入信道FACH。
18.根据权利要求17所述的基带芯片，其特征在于，所述无线收发子系统(101)提供专用和公共传输信道还包括：上行共享信道USCH和下行共享信道DSCH。
19.根据权利要求18所述的基带芯片，其特征在于，所述无线收发子系统(101)提供专用和公共传输信道还包括：寻呼指示信道PICH和前向物理接入信道FRACH。
20.根据权利要求1所述的基带芯片，其特征在于，所述公共控制处理子系统(100)包括：
一个或一个以上数字信号处理器DSP模块(1001)与用于存储DSP程序和数据的DSP存储器(1002)；
一个或一个以上微控制器MCU模块(1003)与用于存储MCU程序和数据的MCU存储器(1004)，MCU模块1003中设置有系统状态机，用于实时检测系统是否有通信模式切换需求；所述DSP模块(1001)与所述MCU模块(1003)间采用标准总线或共享存储器实现相互间的数据交互；
功率与时钟管理模块(1005)，用于通过电池充电电路接口(102)和实时时钟电路接口(103)对移动终端的功率和时钟进行管理；
键盘和显示驱动模块(1006)，以及与SIM或USIM电路(10A)相连的SIM或USIM控制模块(100B)，用于支持单色显示模块和彩色显示模块，支持标准键盘和可扩展键盘模块；
系统监控模块(1007)，用于采集来自接口(104)的监控数据；
外围串口接口模块(1008)，用于下载数据、软件升级或调试；外部总线接口模块(1009)，用于连接和支持外部存储器；支持外部存储器的读写操作。
21.根据权利要求20所述的基带芯片，其特征在于：所述外围串口接口模块(1008)为MCU的专用串口。
22.根据权利要求20所述的基带芯片，其特征在于，所述外部总线接口模块(1009)连接和支持的外部存储器包括：数据存储器RAM、程序存储器ROM、可擦除只读程序存储器EPROM、可电擦除只读程序存储器E2PROM。
23.根据权利要求22所述的基带芯片，其特征在于，所述外部总线接口模块(1009)还包括：用于对存储于所述外部存储器内的数据进行解压的解压器。
24.根据权利要求1所述的基带芯片，其特征在于：所述基带芯片集成在单芯片中。
25.一种基于基带芯片的移动终端实现多模切换的方法，基带芯片包括源编解码子系统(102)、无线收发子系统(101)、公共控制处理子系统(100)及接口模块(100A)，其特征在于，预设通信模式，移动终端上电后，该方法包括以下步骤：
A.基带芯片根据所述设置的通信模式，装载当前通信模式对应的软件，基带芯片通过运行装载的软件，配置所述无线收发子系统(101)中各模块工作于当前所选的通信模式；
B.所述移动终端工作于当前通信模式，并判断是否有通信模式切换需求，若有，则进入步骤C；否则，返回步骤B。
C.基带芯片根据待切换的通信模式重新设置通信模式，并软复位移动终端后返回步骤A。
26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，将所述通信模式设置在所述无线收发子系统(101)中系统时序控制及射频控制单元(1010)的模式控制寄存器中。
27.根据权利要求26所述的基带芯片，其特征在于，步骤A中所述装载当前通信模式对应的软件的方法为：根据所述模式控制寄存器中设置的当前通信模式，基带芯片的ROM中预设的bootup程序将不同通信模式对应的不同软件装载到ROM中。
28.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，步骤B中所述判断是否有通信模式切换需求的方法为：通过基带芯片中MCU模块(1003)的系统状态机检测并判断是否有通信模式切换请求，若系统状态机中状态显示通信模式发生变化，则有通信模式切换请求；否则，没有通信模式切换请求。
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