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智慧手機之雙卡雙待的實現方案

雙卡雙待的出現背景:

        手機通訊發展到一定程度之後,很多使用者希望擁有或已經擁用多個手機電話號碼,特別是針對那些經常需要出差,需要經常切換SIM卡的商務人士而言,其迫切希望能將自己的手機承載多個電話號碼根據市場上的這一需求,能同時支援兩張SIM卡的手機也應運而生

       早期的多卡手機雖然能夠同時接兩張SIM,但實際上當前可用的只有一張,由硬體電路來實現兩張卡的切換,一般在開機時選擇,因為協議棧的影響,一般在工作狀態中不能實現兩張SIM卡的動態切換,如果切換一般需要重新啟動手機系統。(主要是啟動手機協議棧/上層軟體等等),此時的手機被稱為雙卡單待系統

        雙卡單待系統只擁有一套

RF,一套BaseBand,一套協議棧

        因為雙卡單待系統實際有用的只有一個號碼,造成另外一個號碼不能待機,這就大大影響了其實際推廣其實用性也大打折扣。一種折衷的方案是採用移動運營商提供的來電轉駁以及來電祕書服務保證另外一個號碼不會丟失呼叫等資訊

        正是因為單待手機的一些限制,雙卡雙待手機才根據市場需求登上市場

        在此簡單介紹一下雙模手機的概念,因為目前兩大移動運營商擁有GSM網路和CDMA網路,其協議實現有很大的不同,因此很多手機或者只支援GSM,或者只支援CDMA,雙模手機就是可以支援GSM/CDMA兩種網路的手機,下面主要介紹的還是以GSM

網路為準

 (全球移動通訊系統Global System for Mobile Communication就是眾所周知的GSM,是當前應用最為廣泛的行動電話標準。全球超過200個國家和地區超過10億人正在使用GSM電話。GSM標準的無處不在使得在行動電話運營商之間簽署"漫遊協定"後用戶的國際漫遊變得很平常。 GSM 較之它以前的標準最大的不同是它的信令和語音通道都是數字式的,因此GSM被看作是第二代 (2G)行動電話系統。 這說明數字通訊從很早就已經構建到系統中。GSM是一個當前由3GPP開發的開放標準。

http://baike.baidu.com/link?url=ybxwpgi0edIW5V9vc_GvSXyL5Qy2dHDapj4SqGy8AfcZpztOaF_2O7DKBTa79FWpA_yeAVqVBmsPBHMvE5Zk9sJvRwdbVFFkFmd_T4NhWUbP9KsUkAllVoJ2E4IJSHLXpDnVsKbUvI6DcsY7VsCHcq

CDMA:分碼多重進接(CDMA)是在數字技術的分支--擴頻通訊技術上發展起來的一種嶄新而成熟的無線通訊技術。CDMA技術的原理是基於擴頻技術,即將需傳送的具有一定訊號頻寬資訊資料,用一個頻寬遠大於訊號頻寬的高速偽隨機碼進行調製,使原資料訊號的頻寬被擴充套件,再經載波調製併發送出去。接收端使用完全相同的偽隨機碼,與接收的頻寬訊號作相關處理,把寬頻訊號換成原資訊資料的窄帶訊號即解擴,以實現資訊通訊。CDMA是指一種擴頻多址數字式通訊技術,通過獨特的程式碼序列建立通道,可用於二代和三代無線通訊中的任何一種協議。CDMA是一種多路方式,多路訊號只佔用一條通道,極大提高頻寬使用率,應用於800MHz和1.9GHz的超高頻(UHF)行動電話系統。CDMA使用帶擴頻技術的模-數轉換(ADC),輸入音訊首先數字化為二進位制元。傳輸訊號頻率按指定型別編碼,因此只有頻率響應編碼一致的接收機才能攔截訊號。由於有無數種頻率順序編碼,因此很難出現重複,增強了保密性。CDMA通道寬度名義上1.23MHz,網路中使用軟切換方案,儘量減少手機通話中訊號中斷。數字和擴頻技術的結合應用使得單位頻寬訊號數量比模擬方式下成倍增加,CDMA與其他蜂窩技術相容,實現全國漫遊。最初僅用於美國蜂窩電話中CMDAOne標準只提供單通道14.4Kbps和八通道115Kbps的傳輸速度。CDMA2000和寬頻CDMA速度已經成倍提高。

http://baike.baidu.com/link?url=HQY-cTiqYJbphg-uPDJAwJYvxMn-18HfrUSv6UutDj4ZMDXDWbYcHgKWXJlD1utRAL9M1S3_XibJbEtdkzdlUK79MLNzmvRiYnWlo5trODy)

雙卡雙待的簡單原理:

         雙卡雙待系統克服了以往單待手機的侷限性,其可以實現兩張SIM卡的同時待機,類似同時具備兩部手機,顯然實用性得到大大提高.

        早期的雙卡雙待機,實際上是擁有兩套系統兩套RF/兩套BaseBand/兩套協議棧,擁有兩套系統的雙卡雙待手機也可以稱之為真正的雙卡雙待手機,其有一個最大的特點,也就是一個手機上的兩個號碼可以互相撥號。這也是判斷其是否為真正雙卡雙待手機的唯一條件

        採用兩套系統的雙卡雙待手機確實可以完成兩套手機的真正同時待機及通話,也可以稱之為雙卡雙待雙通系統,但因為是增加了兩套RF/兩套BaseBand/兩套協議棧軟體成本增加了很多,並且相應的耗電量也大大增加了因為有兩套硬體裝置,手機的體積也隨之增大對於RF而言,因為存在同頻干擾問題,一般是將一個RF設計在手機頂端,另外一個設計在手機末端,以儘量減少干擾.兩根天線之間的距離一般必須大於100毫米正是因為存在同頻干擾等問題,設計出來的雙卡雙待手機效能方面的一個重要指標就是訊號質量問題,另外還需要解決的就是電源管理衝突問題,功耗問題以及軟體協同工作問題,因為是兩套協議棧在並行工作,承載協議棧的上層OS/DSP/CPU等都比單套系統時增加了一倍的工作負載

        後期出現的雙卡雙待手機多稱為雙卡雙待單通系統,其相比上面的兩套系統而言,只使用了一套RF,一套BaseBand,因為上層協議棧需要協同工作,因此原先的兩套獨立執行的協議棧需要密切整合,實際操作將更加複雜化,有可能由一套協議棧軟體來實現該雙卡雙待效果。(因為兩個SIM或者說兩套系統並不能夠真正並行執行,某個特定的物理時隙只能分配給其中的某一個號碼因此完全用一套協議棧來實現是很有可能的,實際處理當然並非那麼簡單)

        該雙卡雙待方案並非真正意義上的雙卡雙待,但其相比上面的系統有很大優勢:

        1. 減少了硬體成本,只使用一套RF/BaseBand

        2. 減少了體積

        3. 不存在同頻干擾問題

        4. 更低的功耗

        該方案雖然不能實現雙通,但大部分情況下,兩個手機只要不是同時通話,都可以正常待機並接聽電話,同上面真正雙卡雙待手機的使用效果差別並不是很大並且一個手機的兩個號碼實現互撥也沒有實際意義。下面主要就雙卡雙待單通方案談談其可能的工作原理,目前市場上採用單晶片雙卡雙待方案的手機估計都屬於此範疇。(因為水平有限,不能保證推測的工作原理完全正確,僅供大家參考)

       目前市場上主要的雙卡雙待單通方案主要集中在MTK和展訊的方案上,其中展訊的方案從其宣傳而言,應該有更好的效能和更高的雙卡接通率。(為什麼高通不搞呢?我覺得很可能是因為其實就中國這麼變態有聯通,移動,電信)

        一般雙卡雙待單通主要是針對相同運營商的兩個SIM卡而言的,這樣,因為是相同的運營商,其可以實現小區共享,因為兩個卡可以同時駐留到相同的小區,這樣SI資訊可以實現共享也就是說,只需要解析一次BCCH就可以了當出現位置更新等階段性任務時,可以分開時間段來執行,或者另外一個SIM卡申請通道時,如果所分配的通道和當前卡上已分配的通道發生衝突時,可以重新申請通道。因為是同一小區,如果是相同頻點,一般分配的物理通道是不同的。如果是不同頻點,因為 SDCCH/8+SACCH/C8 可以分配的專用通道一共有8因此出現衝突的機率也並非很大

        需要注意的是,因為協議規定,RF發射和接收之間必須間隔12個時隙, (因為RF發射需要佔用上一時隙的Guard-Period時間並不能對鄰近物理通道造成干擾), 因此實際處理兩個SIM卡的動作時需要保證安全的時間間隔

      當處理兩個SIM卡的尋呼/通話資訊時,只需要同時檢測相應塊上的PCH資訊即可通道申請和專用通道上的處理流程可以參考前面的論述當其中一個卡正在通話時,一般情況下,此時上層軟體可以停掉另外一張卡的動作,其通話請求資訊可以利用移動運營商提供的來電轉駁以及來電祕書服務等保證資訊不被丟失當所分配的TCH物理通道和TS0物理通道有安全的時間間隔時,例如分配的TCH物理通道為TS3,此時上層軟體可以完全不關閉另外一張卡的動作,可以繼續解析其相對應的PCH資訊,並進而利用通道申請等動作了解是否有電話撥入等動作,當然如果通話過程中還需要檢測另一張卡的動作將會使協議棧和BaseBand的實際工作流程更為複雜

        當所分配的TCH通道為TS0TS7此時物理上的時間已經重合,其中一張卡在通話時,不能夠檢測另外一張卡的PCH等資訊,即便利用26復幀中的IDLE幀也不能滿足需求,因為PCH通道需要連續的4Frame才能組成一個資訊塊.可能的方法只能是偷取TCH幀的時間.否則的話,將不能保證另外一個電話的撥入動作.

       展訊方案所宣傳的可以大大提高兩卡的接通率,不知是否是採用偷TCH幀的方式還是僅僅是商業上的運作或者是有其獨特的解決方案,並且其宣稱可以同時支援兩個運營商的卡,因為如果是不同運營商的卡,其對應的頻率範圍也是不同的,上面提到的小區共享等動作都是不可能實現的,其出現衝突的機率會更大

        因為物理上的時間發生重合時,針對一套RF,不可能完成兩個頻點的動作的所以估計展訊方案可能是採用偷取TCH幀的方式來解決時間重合問題.(當然如果本身兩個SIM卡的工作時隙具有安全的時間間隔時,兩個SIM卡可以同時工作)展訊宣稱的可以同時支援不同運營商的卡,其可能的工作衝突會更大,當兩個不同網的卡的TS0時間衝突時,解析BCCH上的SI都不可能同時進行,上層協議棧可以採用不同TC週期來解析SI的方式來實現SI的解析動作,雖然可以實現,但和協議棧所要求的在1TC週期完成的標準相沖突

  the maximum time allowed to read the BCCH data, when being synchronized to a BCCH carrier, is 1.9 s or equal to the scheduling period for the BCCH data, whichever is greater (see 3GPP TS 05.02).

  1.9s   ( 8 * 51 * FN = 8 * 60/13 ms * 51 = 1.88 s ) 

        另外其宣稱的在通話過程中可以大大提高兩個卡的接通率,估計也是採用偷取TCH幀的方式來實現的,因為每個26復幀中的語音資訊塊是採用塊間交織和塊內交織的方式當直接偷走其中間連續的4Frame,估計對當前通話質量有一定的損害,並且其要實現對不同運營商的卡的支援,其協議棧和BaseBand的工作將比上面介紹的方式更加複雜

雙卡雙待的實現方案:


參考資料:

http://zhidao.baidu.com/link?url=yRjBTa6NKCtOBbOw6xz2CxKKG6ArXroWDfLULaI91sFM9_SQzZfILZjGjlCvqDNUF-P7OE-JksO_iUSiEC8_jrZMpyignxGytMLdow5Ku8u

http://wenku.baidu.com/view/1c0b33f083d049649b665895.html