上網(wǎng)時(shí)間 : 2006年05月08日
打印版 推薦給同仁 發(fā)送查詢(xún) 基站采用
時(shí)分雙工(TDD)或
頻分雙工(FDD)技術(shù)與用戶(hù)臺(SS)進(jìn)行通信?；镜念?lèi)型包括微微基站、微基站和
多扇區基站。TDD和FDD基站可以采用片上或外部處理器結構進(jìn)行開(kāi)發(fā)。
全雙工基站參考設計中使用了一對與外部處理器相連的
WiMAX SoC。
此外，多扇區基站可以使用多個(gè)裝在機箱或機架里的TDD或FDD參考板進(jìn)行開(kāi)發(fā)，并且與其它基站保持嚴格的同步，使得信號干擾最小。天線(xiàn)系統根據效率、工作頻率、帶寬和方向特性分為固定寬波束天線(xiàn)、分集式天線(xiàn)、自適應天線(xiàn)或MIMO天線(xiàn)系統?？梢酝ㄟ^(guò)軟件實(shí)現各種算法，以便向網(wǎng)絡(luò )中的用戶(hù)提供不同的QoS類(lèi)型。因此系統能夠實(shí)現各種不同機制，用于動(dòng)態(tài)分配信道帶寬與調整各種PHY和MAC層參數。
圖1：使用內部處理器的TDD模式基站參考設計。
TDD基站參考設計
單扇區或多扇區WiMAX基站可以采用WiMAX參考板進(jìn)行開(kāi)發(fā)。該參考板根據選用的不同射頻模塊可配置成支持TDD或FDD模式。參考板可以使用內部(片上)處理器或外部處理器。通常運營(yíng)級基站需要使用高性能的外部處理器。
TDD基站允許在通信信道中只使用一個(gè)頻率用于上行和下行鏈路。這種單頻工作基站需要足夠快地從時(shí)間上劃分信道，以便發(fā)送器和接收器看到的仍是連續的信息流。TDD模式的主要優(yōu)點(diǎn)是信道占用時(shí)間可以調整，因此非常適合上行或下行鏈路上開(kāi)展不對稱(chēng)業(yè)務(wù)流量的場(chǎng)合。因為上下行業(yè)務(wù)流量不對稱(chēng)時(shí)FDD模式會(huì )產(chǎn)生一定的信道空閑時(shí)間，而TDD模式下信道空閑時(shí)間很短，因此與FDD比起來(lái)效率要高得多。圖1是富士通公司采用片上處理器開(kāi)發(fā)的TDD模式WiMAX SoC參考設計。
圖2：使用外部處理器的TDD模式基站的參考設計。
該參考設計的主要模塊有射頻板、WiMAX基帶SoC、以太網(wǎng)和串口、電源模塊以及時(shí)鐘發(fā)生電路。應用軟件和MAC功能使用板上的閃存和SDRAM。DDS用來(lái)產(chǎn)生ADC和DAC所需的采樣時(shí)鐘，不過(guò)只有在設計必須支持多信道帶寬時(shí)才使用這種時(shí)鐘。如果信道帶寬固定的情況下，可以用一個(gè)簡(jiǎn)單時(shí)鐘源代替DDS來(lái)降低成本。圖2是采用外部處理器和富士通參考設計的TDD基站實(shí)現。
外部處理器通過(guò)“直接從接口”(DSI)總線(xiàn)與WiMAX SoC相連。在這種應用中，外部處理器可以用來(lái)執行大多數802.16-2004 MAC子層功能，并為復雜的運營(yíng)級基站提供網(wǎng)絡(luò )管理、配置、安全管理、故障和性能監視以及其它用戶(hù)應用。片上的輔助處理器用來(lái)執行MAC子層(較低級MAC層)中的一組對時(shí)間要求嚴格的功能。如圖2所示，外部處理器提供SPI、I2C、軟件調試端口、DSI和以太網(wǎng)MAC模塊。
FDD基站參考設計
FDD模式下，通信信道的上下行鏈路頻率不同。FDD更適用于那些提供對稱(chēng)業(yè)務(wù)的系統。全雙工FDD基站可以按圖3所示實(shí)現。在全雙工FDD基站中，2個(gè)WiMAX SoC被連到同一條DSI總線(xiàn)。發(fā)送路徑中的片上輔助處理器執行較低層MAC中的發(fā)送功能，而接收路徑中的輔助處理器執行較低層MAC中的接收功能。與此類(lèi)似，每個(gè)PHY要么處理發(fā)送功能，要么處理接收功能。由于發(fā)送和接收需要用2個(gè)獨立的射頻模塊，因此FDD模式的系統總體成本會(huì )比較高。
圖3：使用外部處理器的全雙工FDD模式基站的參考設計。
設計多扇區基站
多扇區基站能夠服務(wù)一個(gè)以上的扇區。一個(gè)扇區就是指一塊在其中具有特定數量用戶(hù)的區域，扇區也可以根據區域的地理和結構屬性劃分。例如，一個(gè)扇區覆蓋高速公路，另外一個(gè)扇區覆蓋建筑物和辦公室。多扇區基站通常由裝在機箱或機架里的多個(gè)電路板組成，并與其它多扇區基站保持嚴格同步。同步信號可消除向不同扇區發(fā)送時(shí)的相互干擾。信號間的干擾會(huì )以多種方式影響基站的性能，特別是干擾可能會(huì )降低通信速率，甚至導致數據部分或完全丟失。
圖4給出了一個(gè)4扇區的FDD基站，該基站可以用全雙工FDD參考板實(shí)現。每個(gè)參考板支持2個(gè)射頻模塊，并處理指定扇區中的業(yè)務(wù)。射頻模塊連接到固定寬波束天線(xiàn)系統，該系統可以與多個(gè)特定的遠程終端用戶(hù)端設備(CPE)位置進(jìn)行通信，或向CPE具體位置還不明確的某個(gè)區域提供業(yè)務(wù)。這些天線(xiàn)的波束寬范圍可以在15度到360度之間調整。根據特定系統的效率、工作頻率、帶寬和方向特性，也可以選用分集式天線(xiàn)、自適應天線(xiàn)或MIMO天線(xiàn)系統。
每個(gè)基站板針對相關(guān)扇區以特定載波頻率和固定信道帶寬發(fā)送或接收信號。多個(gè)基站單元可以堆疊在一起，并使用每個(gè)扇區內的多個(gè)信道提供額外的帶寬，從而從容應對帶寬和用戶(hù)需求的不斷提高?；贕UI的網(wǎng)管軟件可以運行在主機上，用于實(shí)現對每個(gè)基站板的配置、業(yè)務(wù)監視和管理。
圖4：多扇區基站的設計。
如圖4所示，每個(gè)基站板配備有1個(gè)10/100/1,000 Base-T以太網(wǎng)接口，可以直接連接到吉比特或基于快速以太網(wǎng)的城域網(wǎng)(MAN)，或連接到其它各種寬帶網(wǎng)絡(luò )，構成一種蜂窩網(wǎng)絡(luò )回程的途徑。由外部處理器提供的T1/E1接口也是蜂窩網(wǎng)絡(luò )回程中主要的傳輸層之一。
可以用軟件實(shí)現不同的機制，動(dòng)態(tài)地為上行和下行數據流分配信道帶寬，根據實(shí)際需求和服務(wù)級別優(yōu)化帶寬利用率和數據包大小，從而提高系統的效率。同樣，可以用軟件來(lái)實(shí)現算法，以動(dòng)態(tài)地選擇和調整PHY與MAC層參數，包括天線(xiàn)分集、調制、發(fā)送功率、重傳策略以及幀大小。這些算法可以提高容量和覆蓋范圍，以包含非視距用戶(hù)。通過(guò)開(kāi)發(fā)不同的技術(shù)和算法，我們就可以根據網(wǎng)絡(luò )用戶(hù)的實(shí)際需求向他們提供不同的QoS類(lèi)型。根據服務(wù)類(lèi)別(CoS)，如恒定比特速率(CBR)、承諾信息速率(CIR)或盡力而為(BE)的要求，每種類(lèi)型包含不同的QoS規格(如最大和最小帶寬)。通過(guò)軟件實(shí)現調度機制，可以執行每種QoS類(lèi)型中的規格。MAC層軟件使用IEEE 802.16-2004標準中規定的機制、格式和協(xié)議實(shí)現必須的功能。
作者：Ali Zeeshan
產(chǎn)品工程師
富士通美國微電子公司
