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开发IEEE 802.16 WiMAX标准的多扇区基站

发布时间:2008/5/27 0:00:00 访问次数:588

        

    

    

    基站采用时分双工(tdd)或频分双工(fdd)技术与用户台(ss)进行通信。基站的类型包括微微基站、微基站和多扇区基站。tdd和fdd基站可以采用片上或外部处理器结构进行开发。全双工基站参考设计中使用了一对与外部处理器相连的wimax soc。

    此外,多扇区基站可以使用多个装在机箱或机架里的tdd或fdd参考板进行开发,并且与其它基站保持严格的同步,使得信号干扰最小。天线系统根据效率、工作频率、带宽和方向特性分为固定宽波束天线、分集式天线、自适应天线或mimo天线系统。可以通过软件实现各种算法,以便向网络中的用户提供不同的qos类型。因此系统能够实现各种不同机制,用于动态分配信道带宽与调整各种phy和mac层参数。

    

    

    

    图1:使用内部处理器的tdd模式基站参考设计。

    tdd基站参考设计

    单扇区或多扇区wimax基站可以采用wimax参考板进行开发。该参考板根据选用的不同射频模块可配置成支持tdd或fdd模式。参考板可以使用内部(片上)处理器或外部处理器。通常运营级基站需要使用高性能的外部处理器。

    tdd基站允许在通信信道中只使用一个频率用于上行和下行链路。这种单频工作基站需要足够快地从时间上划分信道,以便发送器和接收器看到的仍是连续的信息流。tdd模式的主要优点是信道占用时间可以调整,因此非常适合上行或下行链路上开展不对称业务流量的场合。因为上下行业务流量不对称时fdd模式会产生一定的信道空闲时间,而tdd模式下信道空闲时间很短,因此与fdd比起来效率要高得多。图1是富士通公司采用片上处理器开发的tdd模式wimax soc参考设计。

    

    

    

    图2:使用外部处理器的tdd模式基站的参考设计。

    该参考设计的主要模块有射频板、wimax基带soc、以太网和串口、电源模块以及时钟发生电路。应用软件和mac功能使用板上的闪存和sdram。dds用来产生adc和dac所需的采样时钟,不过只有在设计必须支持多信道带宽时才使用这种时钟。如果信道带宽固定的情况下,可以用一个简单时钟源代替dds来降低成本。图2是采用外部处理器和富士通参考设计的tdd基站实现。

    外部处理器通过“直接从接口”(dsi)总线与wimax soc相连。在这种应用中,外部处理器可以用来执行大多数802.16-2004 mac子层功能,并为复杂的运营级基站提供网络管理、配置、安全管理、故障和性能监视以及其它用户应用。片上的辅助处理器用来执行mac子层(较低级mac层)中的一组对时间要求严格的功能。如图2所示,外部处理器提供spi、i2c、软件调试端口、dsi和以太网mac模块。

    fdd基站参考设计

    fdd模式下,通信信道的上下行链路频率不同。fdd更适用于那些提供对称业务的系统。全双工fdd基站可以按图3所示实现。在全双工fdd基站中,2个wimax soc被连到同一条dsi总线。发送路径中的片上辅助处理器执行较低层mac中的发送功能,而接收路径中的辅助处理器执行较低层mac中的接收功能。与此类似,每个phy要么处理发送功能,要么处理接收功能。由于发送和接收需要用2个独立的射频模块,因此fdd模式的系统总体成本会比较高。

    

    

    

    图3:使用外部处理器的全双工fdd模式基站的参考设计。

    设计多扇区基站

    多扇区基站能够服务一个以上的扇区。一个扇区就是指一块在其中具有特定数量用户的区域,扇区也可以根据区域的地理和结构属性划分。例如,一个扇区覆盖高速公路,另外一个扇区覆盖建筑物和办公室。多扇区基站通常由装在机箱或机架里的多个电路板组成,并与其它多扇区基站保持严格同步。同步信号可消除向不同扇区发送时的相互干扰。信号间的干扰会以多种方式影响基站的性能,特别是干扰可能会降低通信速率,甚至导致数据部分或完全丢失。

    图4给出了一个4扇区的fdd基站,该基站可以用全双工fdd参考板实现。每个参考板支持2个射频模块,并处理指定扇区中的业务。射频模块连接到固定宽波束天线系统,该系统可以与多个特定的远程终端用户端设备(cpe)

        

    

    

    基站采用时分双工(tdd)或频分双工(fdd)技术与用户台(ss)进行通信。基站的类型包括微微基站、微基站和多扇区基站。tdd和fdd基站可以采用片上或外部处理器结构进行开发。全双工基站参考设计中使用了一对与外部处理器相连的wimax soc。

    此外,多扇区基站可以使用多个装在机箱或机架里的tdd或fdd参考板进行开发,并且与其它基站保持严格的同步,使得信号干扰最小。天线系统根据效率、工作频率、带宽和方向特性分为固定宽波束天线、分集式天线、自适应天线或mimo天线系统。可以通过软件实现各种算法,以便向网络中的用户提供不同的qos类型。因此系统能够实现各种不同机制,用于动态分配信道带宽与调整各种phy和mac层参数。

    

    

    

    图1:使用内部处理器的tdd模式基站参考设计。

    tdd基站参考设计

    单扇区或多扇区wimax基站可以采用wimax参考板进行开发。该参考板根据选用的不同射频模块可配置成支持tdd或fdd模式。参考板可以使用内部(片上)处理器或外部处理器。通常运营级基站需要使用高性能的外部处理器。

    tdd基站允许在通信信道中只使用一个频率用于上行和下行链路。这种单频工作基站需要足够快地从时间上划分信道,以便发送器和接收器看到的仍是连续的信息流。tdd模式的主要优点是信道占用时间可以调整,因此非常适合上行或下行链路上开展不对称业务流量的场合。因为上下行业务流量不对称时fdd模式会产生一定的信道空闲时间,而tdd模式下信道空闲时间很短,因此与fdd比起来效率要高得多。图1是富士通公司采用片上处理器开发的tdd模式wimax soc参考设计。

    

    

    

    图2:使用外部处理器的tdd模式基站的参考设计。

    该参考设计的主要模块有射频板、wimax基带soc、以太网和串口、电源模块以及时钟发生电路。应用软件和mac功能使用板上的闪存和sdram。dds用来产生adc和dac所需的采样时钟,不过只有在设计必须支持多信道带宽时才使用这种时钟。如果信道带宽固定的情况下,可以用一个简单时钟源代替dds来降低成本。图2是采用外部处理器和富士通参考设计的tdd基站实现。

    外部处理器通过“直接从接口”(dsi)总线与wimax soc相连。在这种应用中,外部处理器可以用来执行大多数802.16-2004 mac子层功能,并为复杂的运营级基站提供网络管理、配置、安全管理、故障和性能监视以及其它用户应用。片上的辅助处理器用来执行mac子层(较低级mac层)中的一组对时间要求严格的功能。如图2所示,外部处理器提供spi、i2c、软件调试端口、dsi和以太网mac模块。

    fdd基站参考设计

    fdd模式下,通信信道的上下行链路频率不同。fdd更适用于那些提供对称业务的系统。全双工fdd基站可以按图3所示实现。在全双工fdd基站中,2个wimax soc被连到同一条dsi总线。发送路径中的片上辅助处理器执行较低层mac中的发送功能,而接收路径中的辅助处理器执行较低层mac中的接收功能。与此类似,每个phy要么处理发送功能,要么处理接收功能。由于发送和接收需要用2个独立的射频模块,因此fdd模式的系统总体成本会比较高。

    

    

    

    图3:使用外部处理器的全双工fdd模式基站的参考设计。

    设计多扇区基站

    多扇区基站能够服务一个以上的扇区。一个扇区就是指一块在其中具有特定数量用户的区域,扇区也可以根据区域的地理和结构属性划分。例如,一个扇区覆盖高速公路,另外一个扇区覆盖建筑物和办公室。多扇区基站通常由装在机箱或机架里的多个电路板组成,并与其它多扇区基站保持严格同步。同步信号可消除向不同扇区发送时的相互干扰。信号间的干扰会以多种方式影响基站的性能,特别是干扰可能会降低通信速率,甚至导致数据部分或完全丢失。

    图4给出了一个4扇区的fdd基站,该基站可以用全双工fdd参考板实现。每个参考板支持2个射频模块,并处理指定扇区中的业务。射频模块连接到固定宽波束天线系统,该系统可以与多个特定的远程终端用户端设备(cpe)

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