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1、第1章 绪 论1.1介绍1.1.1背景 3G最早在1985年国际电讯联盟提出，当时考虑到该系统可能在2000年左右进入市场，工作频段在2000MHz，且最高业务速率为2000Kbps，故在1996年正式更名为IMT-2000（International Mobile Telecommunication-2000）。3G是一种能提供多种类型、高质量多媒体业务的全球漫游移动通信网络，能实现静止2Mbps传输速度，中低速384Kbps，高速144Kbps速率的通信网；但由于各国、各厂商的利益差异，产生目前三大主流技术标准WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA，随着3GPP和3GPP2的标准化
2、工作逐渐深入和趋向稳定，ITU又将目光投向能提供更高无线传输速率和统一灵活的全IP网络平台的下下代移动通信标准，称为Beyond 3G。2007年3月，备受瞩目的中移动TD-SCDMA设备采购招标正式启动。中国移动、中国电信和中国网通在北京、上海、天津、沈阳、秦皇岛、厦门、广州、深圳、保定和青岛等（含奥运六个城市在内）十个城市大规模建网已经拉开序幕，3G时代已经到来了！TD-SCDMA终端市场已经越来越清晰，当今年10月份TD-SCDMA网络建成后，对TD-SCDMA终端的采购也随即展开。淘这第一桶金，需要终端业务集成多，性能比较稳定，通过了SMS、MMS、WAP、JAVA、流媒体、VT等多项
3、业务功能测试。虽然语音通信仍然是无线手机最主要的功能，但消费者的需求和3G网络的日益成熟，把语音通信和数据传输两者结合起来，用一台3G手机为消费者提供无以伦比的网上娱乐活动，进行无中断的通讯和安全的交易活动的。这样的手机将会占很大的市场份额。在这样的背景下，我实习所在公司也正在着手3G手机的设计制造，并针对目前开发3G手机需要解决的问题，根据大唐移动的技术平台提出了一种解决方案，构建了基于ANERA平台的TD-SCDMA 制式3G手机的软硬件平台。本人的工作主要是负责3G手机数字基带部分外设的电路设计以及底层驱动的开发，其他硬件设计如RF部分、模拟基带部分、应用软件有另外的同事们共同完成。因此
4、本文结合自己的工作，主要介绍了3G手机的数字基带部分外设电路的设计和驱动软件的设计，也简要地介绍了整个手机的软硬件的总体技术。1.1.2本文的工作和贡献 本文以设计一个除了能完成高质量的日常通信外，还能处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务进行多媒体通信的3G手机为目的，采用系统工程和软件工程的原理，将移动通信、嵌入式系统、操作系统、GUI、TDSCDMA等技术手段相结合，进行技能新研究，以形成一个综合的技术体现，构建一个3G手机的硬件平台和驱动软件。因此本文主要有以下工作和贡献。 3G手机的系统设计：包括系统目标、软件硬件模块的规划、和功能设
5、计等 3G手机数字信号基带处理子系统设计：存储系统、人机接口部分、外设扩展等。 驱动软件平台的设计与模块化编程。 基于3G手机的硬件驱动实例：针对硬件平台实现了LCD、MV3018、Camera、Keypad的驱动编程，以及测试数据。 提出了手机的软硬件测试方案，进行了系统的软硬件测试。 总结了实现情况，以及存在的一些缺陷及今后的改进方向。1.2 TD-SCDMA的概述 TDSCDMA的中文含义为时分同步码分多址接入，该项通信技术也属于一种无线通信的技术标准，它是由中国第一次提出并在此无线传输技术（RTT）的基础上与国际合作，完成了TDSCDMA标准，成为CDMA TDD标准的一员的，这是中国
6、移动通信界的一次创举，也是中国对第三代移动通信发展的贡献。在与欧洲、美国各自提出的标准的竞争中，中国提出的TD-SCDMA已正式成为全球3G标准之一，这标志着中国在移动通信领域已经进入世界领先之列。该方案的主要技术集中在大唐公司手中，它的设计参照了TDD(时分双工)在不成对的频带上的时域模式。TDSCDMA的无线传输方案灵活地综合了FDMA，TDMA和CDMA等基本传输方法。通过与联合检测相结合，它在传输容量方面表现非凡。通过引进智能天线，容量还可以进一步提高。智能天线凭借其定向性降低了小区间频率复用所产生的干扰，并通过更高的频率复用率来提供更高的话务量。基于高度的业务灵活性，TDSCDMA无
7、线网络可以通过无线网络控制器（RNC）连接到交换网络，如同三代移动通信中对电路和包交换业务所定义的那样。在最终的版本里，计划让TDSCDMA无线网络与INTERNET直接相连。TDSCDMA所呈现的先进的移动无线系统是针对所有无线环境下对称和非对称的3G业务所设计的，它运行在不成对的射频频谱上。TDSCDMA传输方向的时域自适应资源分配可取得独立于对称业务负载关系的频谱分配的最佳利用率。因此，TDSCDMA通过最佳自适应资源的分配和最佳频谱效率，可支持速率从8kbps到2Mbps的语音、互联网等所有的3G业务。1.4 3G手机的特点及发展3G手机就是第三代（The Third Generati
8、on）手机的简称，它与前两代手机的区别在于语音通信和多媒体通信紧密结合，集成图像、音乐、网页浏览、电话会议以及其它一些信息服务等增值服务。3G手机完全是通信业和计算机工业相融合的产物，和此前的手机相比差别实在是太大了，因此越来越多的人开始称呼这类新的移动通信产品为个人通信终端。即使是对通信业最外行的人也可从外形上轻易地判断出一台手机是否是第三代：大多数的3G手机都有一个超大的彩色显示屏往往还是触摸式的。3G手机的名称繁多，国际电联称之为IMT2000，欧洲的电信业巨头们则称其为UMTS，3G手机可能应用的技术标准有WCDMA、CDMA2000、TDSCDMA等等。极高的数据传输速度是3G手机具
9、备强大功能的基础，目前的GSM移动通信网的传输速度为每秒9.6K字节，而第三代手机最终可能达到的数据传输速度将高达每秒2兆字节。3G手机除了能完成高质量的日常通信外，还能进行多媒体通信。用户可以在3G手机的触摸显示屏上直接写字、绘图，并将其传送给另一台手机，而所需时间可能不到一秒。当然，也可以将这些信息传送给一台电脑，或从电脑中下载某些信息；用户可以用3G手机直接上网，收发电子邮件、浏览网页、联机游戏或收看在线视频；有不少型号的3G手机还自带功能强大的摄像头，使用户可以利用手机进行视频电话会议。第2章 3G手机平台总体概述2.1 3G手机系统架构开发原则虽然语音通信仍然是无线手机最主要的功能，
10、但消费者的需求和3G网络的日益成熟，为设计师们开辟了一条新蹊径：把无线电子产品和消费电子产品结合起来。具有多媒体功能的高性能产品将利用3G网络，把语音通信和数据传输两者结合起来，用一台无线设备为消费者提供无以伦比的网上娱乐活动，进行无中断的通讯和安全的交易活动。但是，就目前而言，要把功能丰富、无线电子产品和消费电子产品两者结合起来的手机推向市场，手机开发须规划良好的系统架构来降低设计上的复杂度。为达成这项要求，已出现不少的晶片架构及系统作法，但仍有一些设计上的共识，包括专业分工、开放性、标准化、阶层化和提高可再利用性及定制弹性等等原则。以下介绍几项开发原则： 1. 专业分工在专业分工上，最明显
11、的作法即是采取通信与应用分离的平行架构，由基频处理器专心处理通信数据，其他的多媒体等应用功能则交给应用处理器来处理。这是一种独立于数据机的处理架构，一方面让应用处理器能充分发挥实时操作系统的应用能力，另一方面也能确保各种服务与应用不会受到无线技术的影响，进而赋与产品更高的可携性。在此架构下，基频元件能随GSM/ GPRS/WCDMA/HSDPA等规格的演进而发展，应用元件也能因应视频、音频、绘图等需求的改变而扩充其功能，例如支持高达每秒30讯框的VGA解码和H.264/VC-1视频编码、VGA彩色显示、Q-VGA辅助显示以及多达5M画素的数字照相机功能、2D/3D图形、3D声音和立体声喇叭等。
12、2. 再利用性就再利用性来说，将通过验证合格、可用于生产的通信处理即时软件独立出来，就不会受到应用功能的限制，而能重覆且直接的再次被使用。这样做的好处很明显，软件开发一向是影响手机上市时间一大主因，往往为了小部分软件的更动，就得对整个系统进行重新验证和测试的工作，相当耗时。在独立出成熟的程式码后，可以将设计、验证及测试上的复杂度降低，大幅缩短开发的时间。3. 阶层化沟通介面但如何做好通信与应用两者之间的沟通，仍是设计上的一大挑战。前面提到开放性架构中基于硬件抽象的介面作法，此架构同时提供上层和下层的观点，上层的观点提供应用软件开发者一套针对特定作业系统的统一软件介面，并对底层的处理器设计加以抽
13、象化；底层观点是针对LCD控制器、影像感测器或照相机等一般性应用的一组标准硬件介面。此架构因採用标准化的介面，因此与系统中个别单元的技术或架构作法无关，只需透过一组一致性的API来进行上层作业系统与下层硬件的沟通。如此一来，应用软件从底层的平台架构给分离出来，开发者只需从上层架构的观点对应用程式做抽象层级的开发，而不用对底层的实体平台做直接的呼叫，这让产品能更快速的开发，在平台更新时也不需牺牲效能或软件的可互操作性，应用功能只需要写一次就够了。不仅如此，由于此一架构的平台具有通透性，制造商也很容对硬件和软件做各种功能升级。4. 硬件平台架构在智能型手机的硬件架构中，应用处理器已是其灵魂的中心。
14、目前市场上接受度最高的应用处理器核心，无疑当属ARM核心，它可以说是产业标准的手持设备处理器核心。除了採用ARM主处理器外，还搭配采用智能加速器来分担应付所有在音频和视频上的前、后处理任务，让这颗主处理器能长期处于省电模式下，并更专注于适合它来发挥的控制工作。随着手机应用需求的增加，未来可能有更多的专属加速器将出现在硬件平台中，以满足3D绘图、资料加密和生物辨识等服务或应用功能。此外，由于移动设备内部的资料传输日趋复杂而频繁，移动平台中的各个硬件单元也得採用理想的互连技术来沟通。5. 操作系统手机软件系统涵盖了操作系统、通信协定、多媒体处理、API、Driver、UI等开发，这些在手机开发上的
15、重要性不断提升，对于手机来说，更是如此。就核心的操作系统来说，在语音手机或功能手机中，仍可到专用的实时操作系统（RTOS）。2.2系统的总体结构APP / MMI（应用程序、人机接口开发）Platform APIMMI FrameworkMobilesEnableMecoDeviceMangerLocal APPEnablersDataServicesEnableGUIAOSBSP DriverHardware Design图21 3G手机总体结构3G手机系统的总体结构见图21，3G手机硬件平台核心系统是维持3G手机平台平台工作的最小系统，包括DBB、ABB 和RF、存储器系统以及少量的外围维
16、系部件如复位、时钟电路等)组成。在硬件系统的基础上，系统软件通过AOS、GUI、MMI Framework、Platform API构成了一个基本的、稳定的应用编程框架，向下可以根据硬件参考设计定制BSP和Driver。2.3硬件平台功能模块的规划目前电子产业的设计动力，无疑将很大的一部分集中在移动终端，在应用上则带动了VoIP、email、简讯、Java Game甚至是Mobile TV等网路、广播服务的出现。这对于移动终端的设计都是新的挑战，本小节简要说明多媒体3G手机的硬件规划。ABB子系统AUDIO电源管理基带收发中断信号串行接口DBB子系统数字基带处理器AD6901存储系统128Mbit2 nor
