中心議題：

• 主流雙模數(shù)據(jù)卡的技術(shù)解決方案
• 提出一種低功耗雙模數(shù)據(jù)卡的技術(shù)解決方案

隨著3G 網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模部署和4G 網(wǎng)絡(luò)的逐步部署, 支持?jǐn)?shù)據(jù)終端的傳輸速率越來(lái)越高, 4G 網(wǎng)絡(luò)下行數(shù)據(jù)速率已經(jīng)高達(dá)150MB / s以上, 因此要求終端芯片處理速率越來(lái)越高同時(shí)數(shù)據(jù)處理速率的提高也增大了終端功耗的壓力, 數(shù)據(jù)卡主要的產(chǎn)品形式的接口為USB 接口, 而USB2 0接口的最大功耗限制在5 V,500mA時(shí), 已難以滿足數(shù)據(jù)卡對(duì)功耗的要求。另外,由于功耗的增大導(dǎo)致發(fā)熱的問(wèn)題, 嚴(yán)重影響了用戶體驗(yàn)和產(chǎn)品的使用壽命。因此低功耗設(shè)計(jì)對(duì)于數(shù)據(jù)卡的產(chǎn)品設(shè)計(jì)是必要的。

1  主流雙模數(shù)據(jù)卡的技術(shù)解決方案

目前市場(chǎng)上銷售的雙模數(shù)據(jù)卡解決方案要用兩個(gè)制式的終端解決方案平臺(tái), 由于終端平臺(tái)芯片廠商的產(chǎn)品有所側(cè)重, 而不會(huì)去支持所有的技術(shù)平臺(tái), 因此像高通有很多款基于CDMA 的數(shù)據(jù)卡終端芯片, 但是沒有W Mi ax的終端芯片產(chǎn)品。因此需要整合各廠家的平臺(tái)去支持雙?？óa(chǎn)品的設(shè)計(jì)。由于是整合不同廠家的平臺(tái), 還要兼顧產(chǎn)品的開發(fā)周期, 因此一些硬件和軟件上的設(shè)計(jì), 可能被忽略而導(dǎo)致設(shè)計(jì)方案不是最優(yōu)的。下面通過(guò)兩種雙模數(shù)據(jù)卡的設(shè)計(jì)方案, 分析其優(yōu)缺點(diǎn)。

雙模雙待數(shù)據(jù)卡的設(shè)計(jì)方案1
                                
                                                             圖1  雙模雙待數(shù)據(jù)卡的設(shè)計(jì)方案1

1.1  主流雙模數(shù)據(jù)卡方案1

該方案的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)主要是整合兩個(gè)平臺(tái)的難度較低, 開發(fā)周期較短, 市面上的雙模數(shù)據(jù)卡較多采用該方案, 但是該方案有明顯的缺點(diǎn)。

( 1)雙模之間的切換較慢, 因?yàn)榍袚Q策略要綜合考量?jī)蓚€(gè)平臺(tái)測(cè)量到的網(wǎng)絡(luò)信息, 兩個(gè)平臺(tái)之間沒有辦法通信, 只能通過(guò)U SB HUB 送到主機(jī), 需由主機(jī)的高層軟件來(lái)控制兩個(gè)平臺(tái)之間的切換。

( 2)增加了一個(gè)HUB, 導(dǎo)致系統(tǒng)的功耗增加了約100 mA /5 V 的功耗。對(duì)于USB2 0 要求的功耗500mA /5 V 范圍, 很多單平臺(tái)的數(shù)據(jù)卡類產(chǎn)品的功耗已經(jīng)接近該功耗數(shù)據(jù)的上限, 因此功耗的增加已經(jīng)是一個(gè)很大的開銷, 同時(shí)又增加了成本。

1.2  主流雙模數(shù)據(jù)卡方案2

該方案的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是省去了一個(gè)HUB, 降低了成本, 同時(shí)切換的速率也會(huì)提高, 但是該方案也有一個(gè)缺點(diǎn), 就是功耗。

雙模雙待數(shù)據(jù)卡設(shè)計(jì)方案2
                               
                                                               圖2  雙模雙待數(shù)據(jù)卡設(shè)計(jì)方案2
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( 1)由于W Mi ax基帶芯片和EVDO 的基帶芯片不是同一個(gè)終端芯片廠家的, 在處理的性能上兩個(gè)模塊不會(huì)有整合, 導(dǎo)致CPU 資源浪費(fèi)嚴(yán)重, 當(dāng)W Mi ax 制式工作時(shí), EVDO芯片的CPU 由于要處理從SDIO 芯片送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)包, EVDO 的基帶處理器也會(huì)工作,兩個(gè)基帶處理器同時(shí)工作必然會(huì)導(dǎo)致功耗的增加。

( 2)由于要整合兩個(gè)芯片的軟硬件資源, 必須要協(xié)調(diào)兩個(gè)終端芯片廠家的合作, 必然導(dǎo)致開發(fā)周期的延長(zhǎng)。

2  提出一種低功耗雙模數(shù)據(jù)卡的技術(shù)解決方案

在總結(jié)上述兩個(gè)方案的基礎(chǔ)上, 提出了一種折中的技術(shù)方案, 該方案在增加系統(tǒng)硬件成本的同時(shí), 降低了系統(tǒng)的整體功耗, 提高了切換時(shí)間, 縮短了軟件開發(fā)的周期。

該方案新增了一個(gè)USB Sw itch, Sw itch的成本相對(duì)于USB HUB 較低, 同時(shí)它的功耗可以忽略不計(jì)。

該方案有以下優(yōu)點(diǎn):

( 1) USB Sw itch的功耗可以忽略不計(jì)。

( 2) UART 接口傳輸一些很小數(shù)據(jù)量的控制和狀態(tài)信息, 不涉及高層的軟件修改。

( 3)快速切換和低功耗模式。

雙模雙待數(shù)據(jù)卡設(shè)計(jì)方案3

圖3  雙模雙待數(shù)據(jù)卡設(shè)計(jì)方案3

2.1  雙模雙待的技術(shù)實(shí)現(xiàn)流程

( 1)初始上電保持由GPIO 控制USB Sw ithch確保EVDO 基帶芯片和主機(jī)的通信, W Mi ax基帶芯片不和主機(jī)通信但是定時(shí)做射頻信號(hào)的測(cè)量, 并通過(guò)UART信號(hào)送到EVDO基帶芯片。

( 2) EVDO的基帶芯片根據(jù)一定的策略計(jì)算由哪張網(wǎng)絡(luò)為用戶提供服務(wù)。

1)如果由EVDO提供服務(wù), 則WMi ax進(jìn)入待機(jī)模式, 定時(shí)醒來(lái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)信號(hào)測(cè)量, 并通過(guò)UART 把網(wǎng)絡(luò)信號(hào)信息送到EVDO 處理器, 根據(jù)策略如果發(fā)現(xiàn)需要切換到W Mi ax 網(wǎng)絡(luò), 則EVDO 通過(guò)GPIO 控制USBSw itch關(guān)閉自己與主機(jī)的通信, 改由W Mi ax 基帶芯片于主機(jī)通信。EVDO 進(jìn)入待機(jī)模式, 并定時(shí)醒來(lái)進(jìn)行信號(hào)測(cè)量并把網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳遞給W Mi ax基帶處理器。

2)如果由W Mi ax提供服務(wù), 則EVDO 通過(guò)GPIO控制U SB Sw itch關(guān)閉與主機(jī)的通信, 改由W Mi ax基帶芯片于主機(jī)通信。EVDO進(jìn)入待機(jī)模式, 并定時(shí)進(jìn)行信號(hào)測(cè)量并把網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳遞給W Mi ax 基帶處理器, 并由W Mi ax基帶處理器根據(jù)切換的策略來(lái)決定為用戶提供服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)。如果需要切換到EVDO, 執(zhí)行相同的操作。

2.2  軟硬件技術(shù)可行性分析

( 1)硬件方面。

硬件方面的主要障礙是USB 通信通道由當(dāng)前平臺(tái)切換到另一個(gè)平臺(tái)的時(shí)間。如果切換時(shí)間過(guò)長(zhǎng), 就有可能影響用戶的通信。當(dāng)切換事件發(fā)生時(shí), USB數(shù)據(jù)通路會(huì)與當(dāng)前平臺(tái)斷開而與另一個(gè)平臺(tái)建立通信,建立通信時(shí)需要通信平臺(tái)向主機(jī)進(jìn)行枚舉設(shè)備和主機(jī)給相應(yīng)的平臺(tái)加載驅(qū)動(dòng)程序。USB 的枚舉時(shí)間和加載驅(qū)動(dòng)時(shí)間可以控制在m s級(jí)。因此帶來(lái)切換時(shí)間的增加是可以接受的。在切換時(shí)間內(nèi)用戶的語(yǔ)音通信可能會(huì)有延時(shí), 但影響較小。由于W Mi ax網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍很廣, 在寬闊的區(qū)域可以達(dá)到30 km, 因此對(duì)于用戶網(wǎng)絡(luò)之間的切換不常發(fā)生。

( 2)軟件方面。

相對(duì)于方案1, 軟件方面要增加的主要工作量是通過(guò)UART(串行通信接口)進(jìn)行少量的網(wǎng)絡(luò)信息的傳遞交換,信息的交換可以通過(guò)簡(jiǎn)單的底層通信協(xié)議完成。在驅(qū)動(dòng)程序?qū)用婵梢酝瓿稍摴δ? 不會(huì)涉及到高層協(xié)議軟件的修改,因此在軟件上實(shí)現(xiàn)該功能還是比較容易的, 不會(huì)增加開發(fā)難度和周期。軟件方面的主要工作就是協(xié)調(diào)兩個(gè)平臺(tái)廠商進(jìn)行兩個(gè)通信協(xié)議信息的定義和UART驅(qū)動(dòng)程序修改。

3  結(jié)束語(yǔ)

文中提出的雙模雙待數(shù)據(jù)卡新的解決方案, 在降低系統(tǒng)成本的同時(shí), 又降低了功耗, 增加了用戶的體驗(yàn), 是一種理想的雙模雙待數(shù)據(jù)卡類產(chǎn)品解決方案。