Single-Chip-CMOS-Transceiver ist weltweit einsetzbar
In allen UMTS-Bändern zu Hause
Nach der erfolgreichen Markteinführung von UMTS in Japan und Europa steigt der Bedarf an leistungsfähigen WCDMA-Transceivern (Wideband Code Division Multiple Access) weiter an. Eine Menge an technologisch-wirtschaftlichen Herausforderungen ist dabei zu berücksichtigen.
Single-Chip-CMOS-Transceiver ist weltweit einsetzbar
Nach der erfolgreichen Markteinführung von UMTS in Japan und Europa steigt der Bedarf an leistungsfähigen WCDMA-Transceivern (Wideband Code Division Multiple Access) weiter an. Eine Menge an technologisch-wirtschaftlichen Herausforderungen ist dabei zu berücksichtigen.
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Die von Chiplieferanten oder Betriebssystemherstellern stammenden Board Support Packages sind zwar ein guter Ausgangspunkt für eigene Entwicklungen, müssen aber i.d.R. an eigene Bedürfnisse angepasst werden. Warum dann nicht gleich ein hochwertiges BSP verwenden,das diese Anpassungen vereinfacht und zusätzliche Funktionen bietet?
| INHALT: |
| Herausforderungen an moderne UMTS-Transceiver |
| Strom und Platz sparen |
| HSDPA muss sein |
| Alle unterschiedlichen Frequenzen des UMTS-Standards im Griff |
| Autoren |
System-on-Chip-Hersteller stellen heute umfangreiche Board Support Packages für Embedded-Systemdesigns zur Verfügung. Sie unterstützen damit die rasche Entwicklung und Umsetzung aufwendiger und komplexer Produktentwicklungen. Dennoch kann es in einem Projekt sinnvoll sein, sich mit Board Support Packages von Drittanbietern auseinanderzusetzen. Sie können zusätzliche Technologien und Lösungen enthalten, die durch mehr Flexibilität eine effizientere Entwicklung ermöglichen und dem Kunden die Systempflege während des Produktlebenszyklus erleichtern. Darüber hinaus haben sie sich bereits in vielen Applikationen im Feld bewährt und bieten neben sinnvollen Ergänzungen ein hohes Maß an Zuverlässigkeit und Qualität. Am Beispiel eines Embedded-Systemdesigns mit Intel-Xscale-CPU und Microsoft Windows CE wird dieser Zusammenhang erläutert.
Einige der Herauforderungen bei der Entwicklung neuer UMTS-Transceiver sind: reduzierte Chip-Fläche, weniger Komponenten insgesamt, kleinere Leiterplattenfläche, reduzierte Leistungsaufnahme, höhere Übertragungsraten, geringere Systemkosten sowie Flexibilität und die Funktionsfähigkeit in sämtlichen weltweit genutzten Bändern. Ein neuer 3G-Single-Chip-UMTS-Transceiver in CMOS kommt all diesen Forderungen nach.
Der Prozess einer Windows-CE-Systementwicklung wird durch drei Säulen (siehe Bild) bestimmt:
- Basisentwicklung:
Hardware-Entwicklung mit initialer Betriebssystemportierung. Sie umfasst das Hardware-Design, die Entwicklung des Boot-Loaders, des OEM Adaptation Layers, der Treiber für die Basiskonfiguration und schließlich das Erstellen des initialen Board Support Packages. Dieses BSP dient im Weiteren als Ausgangspunkt für die Auslegung und Realisierung kundenspezifischer Systeme. - Produktentwicklung:
Umsetzen erweiterter Funktionen durch Treiberentwicklun-gen für kundenspe-zifische Peripheriefunktionen mit der Integration in das Betriebssystem plus der zugehörigen Testsequenzen. Dieser Entwicklungsstand wird anschließend auf die neue Hardware übertragen und verifiziert. - Anwendungsentwicklung:
Entwicklung von Middleware und Anwendungen mit Betriebssystemintegration und Test.
Das Ziel der Basisentwicklung ist die Erstellung eines ersten Board Support Packages für eine spezielle Ziel-Hardware. Es umfasst alle notwendigen Software-Funktionen, damit ein Betriebssystem auf der Hardware originär ausgeführt wird. Für die Xscale-CPU PXA270 stellen Intel und Microsoft Board Support Packages für verschiedene Betriebssysteme und Referenz-Hardware zur Verfügung. Diese BSPs umfassen bereits einen großen Teil der vom Markt geforderten Funktionen und sollen eine neue Entwicklung möglichst zügig zur Produktionsreife bringen. Dennoch können die Hard- und Software-Hersteller a priori nicht alle Anforderungen und Wünsche der Systemhersteller kennen und folglich auch keine Lösungen anbieten, die sämtlichen Erfordernissen gerecht werden. Der Systementwickler muss deshalb die technischen Anforderungen des Zielgerätes mit den zur Verfügung stehenden Software-Angeboten abgleichen und – wo notwendig – eigene Anpassungen und Entwicklungen durchführen. Man kann also die vorliegenden BSPs als Ausgangspunkt für die Weiterentwicklung betrachten, die mit den entsprechenden Anpassungen am Ende der Entwicklung den Anforderungen der Geräte im produktiven Einsatz gerecht wird.
Herausforderungen an moderne UMTS-Transceiver
Da UMTS eine Vollduplex-Anwendung ist und alle globalen Frequenzband-Anforderungen erfüllt werden sollen, muss eine Vielzahl von Sende- und Empfangs-Signalpfaden auf einem solchen neuen Transceiver-Chip integriert werden. Die Anforderung nach einer flächenmäßig optimierten Single-Chip-Lösung stellt dabei eine große Herausforderung an die Minimierung von Crosstalk-Effekten zwischen den einzelnen Pfaden dar.
Ein Baustein, der die genannten Technologie- und Wirtschaftlichkeits-Anforderungen erfüllt, ist beispielsweise der SMARTi 3G von Infineon (www.infineon.com), der weltweit erste vollständige Direct-Conversion-Transceiver für WCDMA und HSDPA (High Speed Downlink Packet Access). Er unterstützt als Single-Chip-Produkt alle derzeit verfügbaren UMTS-Bänder im FDD-Verfahren (Frequency Division Duplex) und wurde in einer stromsparenden und kosteneffektiven 130-nm-HF-CMOS-Technologie implementiert.
Das Design des Bausteins umfasst je drei Empfängereingänge (Zero-IF-RX) und Direct-Conversion-Ausgänge (TX) sowie zwei Fractional-N-Synthesizer. Über ein flexibles, programmierbares Multistandard-Interface lassen sich alle Funktionen des Chips steuern. Die Schnittstelle basiert auf dem 3-Leiter-Bus-Konzept und gewährleistet neben der Rückwärtskompatibilität zum Vorgänger SMARTiU einen vollständigen Lese-/Schreibzugriff auf die Steuerregister.
Im Direct-Conversion-Empfänger ist ein vollständig differenzieller Signalpfad für jedes Band integriert. Die Signal-Filterung in der Empfänger-Ket-te wird mit einem kalibrierten, aktiven Analog-Basisbandfilter sowie einem zusätzlichen programmierbaren Notch-Filter zweiter Ordnung (2,7 MHz) realisiert; eine spezielle Schaltung kompensiert alle DC-Offsets.
Bild 1 zeigt zwei wichtige Empfangscharakteristika in Abhängigkeit von verschiedenen Eingangsleistungen für den Empfänger im UMTS-Band I (europäische Anwendung): „Composite“ EVM (Error Vector Magnitude) und das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR, Signal-to-Noise-Ratio). Für beide Parameter ist der SMARTi 3G deutlich besser als von der UMTS-Spezifikation gefordert.
- In allen UMTS-Bändern zu Hause
- Die Basis: Das initiale Board Support Package
- Produktentwicklung führt zu individuellem BSP
- In allen UMTS-Bändern zu Hause
- Mit individuellem Board Support Package Mehrwert erzielen
- Mehr Funktionen, bessere Qualität in kürzerer Zeit
- In allen UMTS-Bändern zu Hause
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