中心議題：

• 主流雙模數據卡的技術解決方案
• 提出一種低功耗雙模數據卡的技術解決方案

隨著3G 網絡的大規模部署和4G 網絡的逐步部署, 支持數據終端的傳輸速率越來越高, 4G 網絡下行數據速率已經高達150MB / s以上, 因此要求終端芯片處理速率越來越高同時數據處理速率的提高也增大了終端功耗的壓力, 數據卡主要的產品形式的接口為USB 接口, 而USB2 0接口的最大功耗限制在5 V,500mA時, 已難以滿足數據卡對功耗的要求。另外,由于功耗的增大導致發熱的問題, 嚴重影響了用戶體驗和產品的使用壽命。因此低功耗設計對于數據卡的產品設計是必要的。

1  主流雙模數據卡的技術解決方案

目前市場上銷售的雙模數據卡解決方案要用兩個制式的終端解決方案平臺, 由于終端平臺芯片廠商的產品有所側重, 而不會去支持所有的技術平臺, 因此像高通有很多款基于CDMA 的數據卡終端芯片, 但是沒有W Mi ax的終端芯片產品。因此需要整合各廠家的平臺去支持雙模卡產品的設計。由于是整合不同廠家的平臺, 還要兼顧產品的開發周期, 因此一些硬件和軟件上的設計, 可能被忽略而導致設計方案不是最優的。下面通過兩種雙模數據卡的設計方案, 分析其優缺點。

雙模雙待數據卡的設計方案1
                                
                                                             圖1  雙模雙待數據卡的設計方案1

1.1  主流雙模數據卡方案1

該方案的技術優點主要是整合兩個平臺的難度較低, 開發周期較短, 市面上的雙模數據卡較多采用該方案, 但是該方案有明顯的缺點。

( 1)雙模之間的切換較慢, 因為切換策略要綜合考量兩個平臺測量到的網絡信息, 兩個平臺之間沒有辦法通信, 只能通過U SB HUB 送到主機, 需由主機的高層軟件來控制兩個平臺之間的切換。

( 2)增加了一個HUB, 導致系統的功耗增加了約100 mA /5 V 的功耗。對于USB2 0 要求的功耗500mA /5 V 范圍, 很多單平臺的數據卡類產品的功耗已經接近該功耗數據的上限, 因此功耗的增加已經是一個很大的開銷, 同時又增加了成本。

1.2  主流雙模數據卡方案2

該方案的技術優點是省去了一個HUB, 降低了成本, 同時切換的速率也會提高, 但是該方案也有一個缺點, 就是功耗。

雙模雙待數據卡設計方案2
                               
                                                               圖2  雙模雙待數據卡設計方案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終端芯片廠家的, 在處理的性能上兩個模塊不會有整合, 導致CPU 資源浪費嚴重, 當W Mi ax 制式工作時, EVDO芯片的CPU 由于要處理從SDIO 芯片送過來的數據包, EVDO 的基帶處理器也會工作,兩個基帶處理器同時工作必然會導致功耗的增加。

( 2)由于要整合兩個芯片的軟硬件資源, 必須要協調兩個終端芯片廠家的合作, 必然導致開發周期的延長。

2  提出一種低功耗雙模數據卡的技術解決方案

在總結上述兩個方案的基礎上, 提出了一種折中的技術方案, 該方案在增加系統硬件成本的同時, 降低了系統的整體功耗, 提高了切換時間, 縮短了軟件開發的周期。

該方案新增了一個USB Sw itch, Sw itch的成本相對于USB HUB 較低, 同時它的功耗可以忽略不計。

該方案有以下優點:

( 1) USB Sw itch的功耗可以忽略不計。

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

( 3)快速切換和低功耗模式。

雙模雙待數據卡設計方案3

圖3  雙模雙待數據卡設計方案3

2.1  雙模雙待的技術實現流程

( 1)初始上電保持由GPIO 控制USB Sw ithch確保EVDO 基帶芯片和主機的通信, W Mi ax基帶芯片不和主機通信但是定時做射頻信號的測量, 并通過UART信號送到EVDO基帶芯片。

( 2) EVDO的基帶芯片根據一定的策略計算由哪張網絡為用戶提供服務。

1)如果由EVDO提供服務, 則WMi ax進入待機模式, 定時醒來進行網絡信號測量, 并通過UART 把網絡信號信息送到EVDO 處理器, 根據策略如果發現需要切換到W Mi ax 網絡, 則EVDO 通過GPIO 控制USBSw itch關閉自己與主機的通信, 改由W Mi ax 基帶芯片于主機通信。EVDO 進入待機模式, 并定時醒來進行信號測量并把網絡信號傳遞給W Mi ax基帶處理器。

2)如果由W Mi ax提供服務, 則EVDO 通過GPIO控制U SB Sw itch關閉與主機的通信, 改由W Mi ax基帶芯片于主機通信。EVDO進入待機模式, 并定時進行信號測量并把網絡信號傳遞給W Mi ax 基帶處理器, 并由W Mi ax基帶處理器根據切換的策略來決定為用戶提供服務的網絡。如果需要切換到EVDO, 執行相同的操作。

2.2  軟硬件技術可行性分析

( 1)硬件方面。

硬件方面的主要障礙是USB 通信通道由當前平臺切換到另一個平臺的時間。如果切換時間過長, 就有可能影響用戶的通信。當切換事件發生時, USB數據通路會與當前平臺斷開而與另一個平臺建立通信,建立通信時需要通信平臺向主機進行枚舉設備和主機給相應的平臺加載驅動程序。USB 的枚舉時間和加載驅動時間可以控制在m s級。因此帶來切換時間的增加是可以接受的。在切換時間內用戶的語音通信可能會有延時, 但影響較小。由于W Mi ax網絡的覆蓋范圍很廣, 在寬闊的區域可以達到30 km, 因此對于用戶網絡之間的切換不常發生。

( 2)軟件方面。

相對于方案1, 軟件方面要增加的主要工作量是通過UART(串行通信接口)進行少量的網絡信息的傳遞交換,信息的交換可以通過簡單的底層通信協議完成。在驅動程序層面可以完成該功能, 不會涉及到高層協議軟件的修改,因此在軟件上實現該功能還是比較容易的, 不會增加開發難度和周期。軟件方面的主要工作就是協調兩個平臺廠商進行兩個通信協議信息的定義和UART驅動程序修改。

3  結束語

文中提出的雙模雙待數據卡新的解決方案, 在降低系統成本的同時, 又降低了功耗, 增加了用戶的體驗, 是一種理想的雙模雙待數據卡類產品解決方案。