清除3G手機射頻集成道路上的障礙

　　時間對手機設計人員來說始終是一種稀缺商品，而手機射頻部分的集成一直耗費著過多的寶貴開發(fā)資源。隨著手機復雜性的增長，射頻IC集成的負擔也在不斷加重。然而，隨著無線手機OEM廠商開始在他們的產(chǎn)品中增加EDGE和3G支持，射頻組件和子系統(tǒng)廠商再也不能將這一重擔推到OEM廠商身上。相反，射頻廠商現(xiàn)在開始承擔這一責任。他們不僅需要減少組件數(shù)量并降低射頻子系統(tǒng)的成本，還需要提供問題最少、功能強大的射頻前端子系統(tǒng)來加快上市時間，同時實現(xiàn)與上一代2G子系統(tǒng)相同的效益。

　　長期以來，初始BOM成本的降低和尺寸的縮小一直是設計工作的重點(如圖1所示)。一般的蜂窩射頻路線圖將這一重點反映為部件的減少和成本的不斷降低。對于3G射頻子系統(tǒng)，需要從使用很多獨立射頻IC和前端組件、具有2個并行射頻路徑(一個用于GSM/GPRS/EDGE信號，另一個獨立路徑用于3G UMTS信號)的多芯片解決方案遷移到更加高度集成的最新產(chǎn)品系列(如圖2所示)。

　　圖1 3G技術的演進表明大幅度減少組件數(shù)量是最終結(jié)果

　　圖2 總投資成本包括比平時通?？紤]的因素更多的因素

　　圖2所示的最終板卡部件數(shù)量減少、廠商整合和供應鏈整合效率可以幫助手機OEM廠商大幅度節(jié)約成本。然而，這只是手機生產(chǎn)商面臨的降低總投資成本(TCO)這一嚴峻挑戰(zhàn)的一部分內(nèi)容。他們需要承擔很高的開發(fā)成本，以及最先進3G功能電話難以置信的復雜性所導致的有關生產(chǎn)質(zhì)量的成本。解決手機TCO方面的其他問題需要一種新方法來設計射頻子系統(tǒng)。

　　與射頻子系統(tǒng)集成相關的開發(fā)成本包括所有工程人員勞務成本。這些人員負責插入射頻IC、功率放大器、過濾器元件、低噪放大器和支持每種模式(GSM/EDGE/UMTS)以及每款電話型號的頻段需要的交換機。這些成本還包括創(chuàng)建或修改電話的第一層軟件以推動所有的組件、匹配每個組件之間的阻抗，實現(xiàn)最佳無線性能以確保符合3GPP規(guī)范和運營商要求的成本。這是所有頻段、模式和手機運行功率電平所必需的。這是一個高度重復的軟/硬件優(yōu)化工作，通常由芯片組廠商完成。他們?yōu)槭謾C設計人員提供參考設計來作為手機開發(fā)工作的起點。然而，由于每個手機生產(chǎn)商面臨的差分其產(chǎn)品的巨大壓力，因此定制是必不可少的。在傳統(tǒng)的射頻子系統(tǒng)架構中，這種定制要求花費數(shù)月時間，開發(fā)并測試完整的手機需要幾十位技能熟練的射頻工程師辛苦工作。

　　多模、多頻手機的復雜性為手機OEM廠商和合作伙伴帶來了很多生產(chǎn)挑戰(zhàn)。他們需要在將每款手機銷售給客戶之前要進行全面的設計和測試。在組裝完手機PC主板并安裝所有必需的組件后，每部手機還必須利用軟件進行編程，對手機進行個性化以適應目標地區(qū)的使用。此外，它還必須有專門針對將要銷售手機的營銷渠道(網(wǎng)絡運營商、零售商或者虛擬網(wǎng)絡運營商)設計的獨特“外觀”。然后必須通過軟件進行校準，而且所有頻段、模式和功率電平必須經(jīng)過全面檢查，以確保每款手機都能正常運行，同時達到客戶對電池壽命的期望而不會生成干擾其他呼叫或運營商網(wǎng)絡服務的射頻信號。與生產(chǎn)流程有關的成本包括裝配時間的折舊費(與PC主板上的組件數(shù)量直接相關)、軟件下載/校準時間、測試時間、最終生產(chǎn)量和調(diào)試以及修復故障手機的成本。(如表1所示)。

　　隨著中端和高端手機中采用的頻段和模式數(shù)量的不斷增長，開發(fā)和生產(chǎn)成本達到了使用傳統(tǒng)射頻方法不可能接受的水平。處理那些不會直接受到《摩爾定律》(Moore’s law)影響的TCO部分是射頻子系統(tǒng)廠商面臨的新挑戰(zhàn)。迎接這個挑戰(zhàn)需要新的更智能的射頻子系統(tǒng)架構。

　　一種“更智能的”方法

　　飛思卡爾正在憑借公司稱之為“extreme RF”或RFX的“智能射頻”方法應對這個挑戰(zhàn)。憑借RFX方法，飛思卡爾將“射頻智能”嵌入到子系統(tǒng)中，進而從根本上改變了射頻子系統(tǒng)集成和生產(chǎn)的經(jīng)濟效益。結(jié)果是大幅度加快了“首次呼叫的時間”，最大限度地縮短了電話校準和測試時間并提高了產(chǎn)量而不受新的3G和EDGE電話復雜性的影響。RFX方法的一個例子是飛思卡爾RFX275-20 EDGE射頻子系統(tǒng)(如圖3所示)。

　　圖3 飛思卡爾的RFX275-20 EDGE射頻子系統(tǒng)最大限度的降低BOM成本和體積

　　如圖3所示，RFX子系統(tǒng)中有兩個IC：

　　* MMM6000，一個高集成的GSM/GPRS/EDGE收發(fā)器;

　　* MMM6029，四頻段GSM/GPRS/EDGE功率放大器，帶開關和電源控制。

　　除了顯而易見的高度集成外，該解決方案還最大限度地降低了BOM成本和大小。RFX275-20子系統(tǒng)利用DigRF接口來輕松、快速地連接大量市場上現(xiàn)有的基帶解決方案以及兩個獨特元件：專為最大限度地增加手機產(chǎn)量，同時提供較長電池壽命設計的“PolarPlus”小信號極化發(fā)射機(與其它全極化架構相比)和RFX控制子系統(tǒng)。

　　RFX控制系統(tǒng)采用了一種新的編程方法，可顯著縮短了設計新手機所需的開發(fā)周期時間。根據(jù)用戶的反饋，首次呼叫時間縮短了66%，同時大大減少了第一層編程優(yōu)化所需的資源。傳統(tǒng)的射頻子系統(tǒng)需要工程師考慮收發(fā)器、功率放大器、交換機、低噪放大器、基帶處理器和電壓調(diào)節(jié)器之間的關鍵定時。而RFX控制器使用單一命令編程模式，可以減少校準步驟，保證系統(tǒng)符合要求，同時提高手機生產(chǎn)量。

　　總之，隨著手機復雜性的不斷提高，與傳統(tǒng)射頻子系統(tǒng)集成相關的生產(chǎn)和開發(fā)成本與手機生產(chǎn)商支付的實際IC成本不相上下了。由于這種趨勢，射頻組件供應商必須承擔更多目前由OEM客戶承擔的投資成本。他們必須使用飛思卡爾RFX 等創(chuàng)新解決方案來確保手機生產(chǎn)的經(jīng)濟效益，因為他們支持更高帶寬實現(xiàn)的應用，包括音樂和視頻下載、移動電視和基于互聯(lián)網(wǎng)的服務。