一体化基站一般由射频收发模块、物理层基带处理、MAC层协议处理、网络处理器以及其他接口、存储及支持系统组成。考虑到芯片集成能力的不断提高,物理层及MAC层处理,甚至网络处理器将可以实现单芯片解决方案。射频收发模块的选择主要是看其对多天线收发的支持,以及在高阶调制、正交频分复用(OFDM) 多载波使用中的动态范围与稳定性。MAC层的协议处理分为硬件及软件处理两部分,硬件部分负责高效的执行发送及接收队列、底层信道分配、报文封装/解封装、硬件加密等任务,软件部分则负责MAC层队列及流量控制、信道分配及QoS算法、对硬件MAC的控制、安全及其他机制的处理等各种任务。MAC层软件部分将与其他协议层任务运行在网络处理器上。应根据系统开发的需要及芯片的选择决定网络处理器所采用的实时操作系统。另一种选择是,如果基带处理芯片上集成了高速嵌入式处理器,则MAC层软件可以选择运行在该高速嵌入式处理器上,而非实时任务及网络任务则运行在网络处理器上,嵌入式处理器及网络处理器可以采用不同的操作系统。
大容量基站一般采用模块化设计,射频模块、基带及MAC层处理、网络及其他任务处理可以板卡的形式作为系统组件,各系统组件通过PCI总线通信。MAC层处理采用基带及MAC层处理卡上独立的处理器或嵌入式处理器来完成。
在基带芯片的选择上,需要关注其是否支持MIMO技术、调制方式、双工方式,支持的物理信道带宽、OFDM的处理性能,对加密方式的支持等项目。如 Wavesat公司推出的支持IEEE 802.16d的物理层芯片DM256,其功能如表2所示。需要在对芯片充分了解的基础上,才能选用。
1.3 WiMAX的用户终端
WiMAX终端主要包括CPE及用户站(STA)类型,CPE类型主要用于提供IP网络接口的点对点、点对多点应用;STA类型则主要面向单用户接入,可以用于BWA及MBWA WiMAX系统的普通终端用户接入,提供的接口包括IP网络接口、PCMCIA等不同的选择,面向不同的终端产品。
与基站设备比较,终端设备将更加受限于安装、尺寸、电源、功率等诸多问题,尤其是MBWA的应用更是如此。与WiFi的应用类似,即使对于BWA的应用,STA类型的终端预计仍有很大需求(主要用于用户通过笔记本电脑之类的终端直接接入BWA网络)。这就对片上系统(SoC)芯片及射频(RF)部分的设计提出了更加苛刻的要求,低功率SoC方案,以及多天线、多载波情况下的RF设计是解决问题的关键。通用的用户终端结构如图4所示。
与基站设备相比,终端设备对成本及市场投放价格也更加敏感,目前的WiMAX终端成本包括天线及网络接口在内,大致在150~120美元之间。预计在 2005年下半年,终端成本将下降到100美元以下;2006年下半年,将下降到约50美元。除了芯片设计及工艺因素外,终端成本主要取决于WiMAX市场规模的发展状况。
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