一種WiMAX無線客戶端設備的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種WiMAX無線客戶端設備。該設備包括WiMAX無線傳輸模塊、POE供電模塊和主控模塊，其中POE供電模塊接入主控模塊，POE供電模塊通過電源穩(wěn)壓芯片接入WiMAX無線傳輸模塊，主控模塊通過USB接口與WiMAX無線傳輸模塊連接；所述WiMAX無線傳輸模塊包括基帶芯片和雙路收發(fā)通道，每路收發(fā)通道均包括依次連接的頻率轉換模塊、功率放大模塊、收發(fā)開關和天線，每路收發(fā)開關均通過低噪聲放大器接入該路的頻率轉換模塊；所述主控模塊包括中央處理單元、內存單元、存儲單元和網卡單元，該中央處理單元分別通過存儲器總線與網卡單元連接、通過DDR控制器與內存單元連接、通過nand?flash接口與存儲單元連接。本實用新型能夠安全、高效地將PC及其它終端設備聯(lián)入WiMAX網絡進行數(shù)據(jù)交互。
【專利說明】—種WiMAX無線客戶端設備
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及WiMAX網絡的無線通信【技術領域】，特別是一種WiMAX無線客戶端設備。
【背景技術】
[0002]內河航運是交通運輸體系的重要組成部分，對緩解交通運輸緊張狀態(tài)，促進江河流域生產力合理布局，推動國民經濟和社會發(fā)展發(fā)揮著重要作用。在經濟快速發(fā)展的今天，內河航運具有占地少、能耗少、運能大、成本低、污染小等獨特優(yōu)勢，在交通運輸體系中扮演者十分重要的角色。為了提升內河航運管理效率，充分發(fā)揮內河航運各種優(yōu)勢，內河航運信息化建設被提上日程。內河航運信息化系統(tǒng)綜合運用計算機、網絡、無線通訊、衛(wèi)星定位等技術，整合航道中的各種資源，實現(xiàn)航道管理的信息化、科學化與智能化。信息化航道管理以信息化促進管理的科學化，創(chuàng)建航道的管理信息網絡平臺和信息系統(tǒng)，實現(xiàn)航道管理各單位之間、航道管理單位與其他管理單位之間和航道管理單位與水運企業(yè)之間的信息共享、協(xié)同工作及決策支持。
[0003]內河航運信息化項目基于WiMAX4G通訊網絡，目前長江航道區(qū)域該網絡已經實施全面覆蓋，具有高帶寬、高速率、高穩(wěn)定性等一系列通訊優(yōu)勢。航運信息化管理系統(tǒng)體系架構由航道信息采集終端、數(shù)據(jù)接入終端、終端服務通信平臺等組成，通過無線網絡完成數(shù)據(jù)采集終端，數(shù)據(jù)接入終端與數(shù)據(jù)服務平臺之間的信息交換。但是目前1.8GHZ的WiMAX網絡的無線客戶端設備不能夠安全、高效地地將PC及其它各類終端設備聯(lián)入WiMAX網絡進行數(shù)據(jù)交互，無法滿足各類執(zhí)法船舶、客貨船舶的通信數(shù)據(jù)接入需求，阻礙了航道信息采集、船舶動態(tài)管理、水上緊急救援、應急搶險指揮、航道征稽、水上公安海事巡邏、港口物流調度等眾多應用領域的發(fā)展。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的是提供一種能夠安全、高效地將PC及其它各類終端設備聯(lián)入WiMAX網絡進行數(shù)據(jù)交互的1.8G頻段WiMAX無線客戶端設備。
[0005]本實用新型為實現(xiàn)上述目的，采用如下技術方案:一種WiMAX無線客戶端設備，包括WiMAX無線傳輸模塊、POE供電模塊和主控模塊，其中POE供電模塊接入主控模塊，POE供電模塊通過電源穩(wěn)壓芯片接入WiMAX無線傳輸模塊，主控模塊通過USB接口與WiMAX無線傳輸模塊連接；
[0006]所述WiMAX無線傳輸模塊包括基帶芯片和雙路收發(fā)通道，每路收發(fā)通道均包括依次連接的頻率轉換模塊、功率放大模塊、收發(fā)開關和天線，每路收發(fā)開關均通過低噪聲放大器接入該路的頻率轉換模塊；所述主控模塊包括中央處理單元、內存單元、存儲單元和網卡單元，其中中央處理單元分別通過存儲器總線與網卡單元連接、通過DDR控制器與內存單元連接、通過nand flash接口與存儲單元連接；
[0007]WiMAX無線傳輸模塊發(fā)送信號時，通過頻率轉換模塊將2.3G頻段的信號轉換到1.SG頻段，再采用功率放大模塊將射頻信號放大后通過天線發(fā)送出去；WiMAX無線傳輸模塊接收信號時，使用低噪聲放大器將無線信號放大后輸入頻率轉換模塊，頻率轉換模塊將1.SG頻段的信號轉換到2.3G頻段后傳輸給基帶芯片進行分析處理，最終完成數(shù)據(jù)的接收。
[0008]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的顯著優(yōu)點在于:(1)采用1.SG頻段WiMAX無線客戶端設備實現(xiàn)了 PC及其它各類終端設備聯(lián)入WiMAX網絡進行數(shù)據(jù)交互，具有安全、高效的優(yōu)點；(2)在內河航運信息管理、智能化碼頭管理、城市交通信息化等眾多應用領域有廣泛的應用前景；(3)采用雙路收發(fā)通道方式提高客戶端設備在發(fā)送及接收數(shù)據(jù)時的性能指標，提聞了抗干擾能力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明WiMAX無線客戶端設備的結構示意圖。
[0010]圖2是本發(fā)明WiMAX無線客戶端設備中無線傳輸模塊的結構圖。
[0011]圖3是本發(fā)明WiMAX無線客戶端設備中主控模塊的結構示意圖。
[0012]圖4是本發(fā)明中頻率轉換芯片RFFC2071的原理框圖。
[0013]圖5是本發(fā)明WiMAX無線客戶端設備的主控模塊供電示意圖。
[0014]圖6是本發(fā)明WiMAX無線客戶端設備中無線傳輸模塊的供電示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖及具體實施例對本實用新型作進一步詳細說明。
[0016]結合圖1，本實用新型WiMAX無線客戶端設備，包括WiMAX無線傳輸模塊、POE供電模塊和主控模塊，其中POE供電模塊接入主控模塊，POE供電模塊通過電源穩(wěn)壓芯片接入WiMAX無線傳輸模塊，主控模塊通過USB接口與WiMAX無線傳輸模塊連接；
[0017]結合圖2，所述WiMAX無線傳輸模塊包括基帶芯片和雙路收發(fā)通道，每路收發(fā)通道均包括依次連接的頻率轉換模塊、功率放大模塊、收發(fā)開關和天線，每路收發(fā)開關均通過低噪聲放大器接入該路的頻率轉換模塊；結合圖3，所述主控模塊包括中央處理單元、內存單元、存儲單元和網卡單元，其中中央處理單元分別通過存儲器總線與網卡單元連接、通過DDR控制器與內存單元連接、通過nand flash接口與存儲單元連接；
[0018]WiMAX無線傳輸模塊發(fā)送信號時，通過頻率轉換模塊將2.3G頻段的信號轉換到1.SG頻段，再采用功率放大模塊將射頻信號放大后通過天線發(fā)送出去；WiMAX無線傳輸模塊接收信號時，使用低噪聲放大器將無線信號放大后輸入頻率轉換模塊，頻率轉換模塊將1.SG頻段的信號轉換到2.3G頻段后傳輸給基帶芯片進行分析處理，最終完成數(shù)據(jù)的接收。
[0019]下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0020]實施例1
[0021]本實施例中所述WiMAX無線傳輸模塊的基帶芯片采用SQN1210芯片；所述頻率轉換模塊采用頻率轉換芯片RFFC2071 ;所述功率放大模塊采用功率放大器RF3189 ;所述低噪聲放大器的型號為RF2373 ;所述主控模塊的中央處理單元采用S5PV210芯片。本實用新型WiMAX無線客戶端設備，具體如下:
[0022]主控模塊采用S5PV210芯片作為處理核心，通過USB信號接口對1.8G頻段WiMAX無線傳輸模塊進行初始化和數(shù)據(jù)包的交互，通過存儲器總線控制DM9000網卡硬件單元，通過DDR控制器完成對內存硬件單元的控制,通過nand flash接口控制flash硬件存儲單元；S5PV210對各個單元的合理有序控制，進行各種運算處理，完成1.8G頻段WiMAX無線客戶端設備所需的功能。1.8G頻段WiMAX無線傳輸模塊工作在1.SG頻段的功能，接收通道和發(fā)送通道都是采用兩路設計；基帶芯片采用SQN1210芯片，該芯片負責收發(fā)2.3G頻段的信號；無線傳輸模塊發(fā)送時，通過頻率轉換芯片RFFC2071將2.3G頻段的信號轉換到1.8G頻段，再采用1.8G頻段功放RF3189將射頻信號放大后通過天線發(fā)送出去；無線傳輸模塊接收時，使用低噪聲放大器RF2373將微弱的無線信號放大到RFFC2071接收端，RFFC2071將1.SG頻段的信號轉換到2.3G頻段后傳輸給基帶芯片進行分析處理，最終完成數(shù)據(jù)的接收；設計中采用了雙路收發(fā)通道方式以提高發(fā)送增益的要求，SQN1210芯片完成對收發(fā)開關的控制。
[0023]圖2為WiMAX無線傳輸模塊組成框圖，為達到WiMAX無線傳輸模塊工作在1.8GHz頻段的功能，基帶芯片采用SQN1210芯片，該芯片負責收發(fā)2.3G頻段的信號；無線傳輸模塊發(fā)送時，通過頻率轉換芯片RFFC2071將2.3G頻段的信號轉換到1.8G頻段，再采用1.8G頻段功放RF3189將射頻信號放大后通過天線發(fā)送出去；無線傳輸模塊接收時，使用低噪聲放大器RF2373將微弱的無線信號放大到RFFC2071接收端，RFFC2071將1.8G頻段的信號轉換到2.3G頻段后傳輸給基帶芯片進行分析處理，最終完成數(shù)據(jù)的接收；設計中采用了雙路收發(fā)通道方式以提高發(fā)送增益的要求，SQN1210芯片完成對收發(fā)開關的控制。
[0024]WiMAX無線傳輸模塊主芯片采用SQN1210，該芯片是WiMAX基帶SOC芯片，內部集成了 ARM處理器。內部CPU采用ARM9架構，同時內部集成了 SDRAM內存，在使用時需要配接FLASH用于數(shù)據(jù)和系統(tǒng)的存儲。對外提供了 4種接口包括USB、SDIO、MII和HSIC，本方案目前只使用USB2.0接口。該芯片提供了兩路收發(fā)通道，對外部射頻線路上的芯片是通過RF I/O進行控制的，包括發(fā)送功放的使能，收發(fā)開關的切換，以及功放的步進等。
[0025]WiMAX無線傳輸模塊存儲芯片采用M25P128，該芯片為16MB SPI FLASH，扇區(qū)大小為256KB，負責存儲操作系統(tǒng)。WiMAX無線傳輸模塊是采用固件進行配置，嵌入式主機系統(tǒng)通過USB2.0接口將固件下載到SQN1210芯片中的SDRAM中運行。
[0026]圖3為主控模塊系統(tǒng)設計方塊圖，其中ARM處理器為三星S5PV210，該處理器基于CortexTM-A8，運行主頻 1GHz。內存為 K4T1G084QE-HC (L) E6x4，共 4Gb 即 512MB 內存，采用單通道32位數(shù)據(jù)總線，運行頻率為200MHZ。NAND FLASH采用K9GAG08U0F，為2GB容量，本系統(tǒng)的boot和操作系統(tǒng)將存放在NAND FLASH里面。在原理設計過程中專門設計了可以配接不同容量的NAND FLASH，可以選配256M/512M/1GB閃存，S5PV210處理器集成了 NAND控制器。主芯片S5PV210需要通過USB2.0HOST接口將固件下載到WiMAX無線傳輸模塊，同時，弓丨出一個USB2.0OTG接口調試主芯片系統(tǒng)。網絡使用16bit SDRAM接口轉標準IOM/1OOMbps的網絡芯片DM9000A，DM9000是一個高集成而且功耗很低的高速網絡控制器，可以和CPU直連，支持10/100MB以太網連接。主控模塊引出一個UART接MAX3232轉化為RS232信號用于調試，同時引出一個UART接口信號到排針上用于擴展設備用。引出I路SDIO接口，SDIOO被用作普通SD卡接口使用，該接口可以支持SDHC，也就是高速大容量卡，利用該接口可以完成CPU的啟動。
[0027]圖4為RFFC2071部分原理圖，RFFC2071將作為頻段搬移的核心器件，該器件將
1.SG頻段和2.3G頻段的信號進行相互轉換，構建射頻收發(fā)通道。[0028]1.SG頻段WiMAX無線客戶端設備采用POE方式供電，通過網線進行供電，選用成熟的POE供電模塊PM100-5，該模塊電壓輸入范圍為36?57V。PM100-5模塊可以提供5V、2A
的能量。
[0029]圖5為主控模塊供電，5VDC_IN轉3.3V使用高效率的PWM控制器EUP3412轉出，5V轉 DDR (1.8V)和 1.1V 使用 RT8059, VCORE (1.2V)則使用 RT8024,使用 XC6209 將 5V 轉換為1.2V 給 VDD_ALIVE(1.2V)供電。
[0030]圖6為WiMAX無線傳輸模塊供電該單元主要是管理基帶處理器，存儲，功放芯片，低噪放大器芯片等的電源。以滿足各器件模塊需求的電源，上電時序等。
[0031]WiMAX無線傳輸模塊通過一個AMS1086-3.3V將5V電壓轉換為3.3V電壓單獨供電，電平面與主控模塊分開，地平面相同。WiMAX無線傳輸模塊待機狀態(tài)時需要IW功耗，工作過程中最大需要5W功耗，在發(fā)送數(shù)據(jù)時需要打開發(fā)送功放，每個功放大概需要IW的功耗。
[0032]本設計中考慮功放耗電很大，采用了一個AMS1086-3.3V單獨給功放提供能量，同時在每個功放供電部分加了兩個小電容提高功放切換時的供電響應，防止功放切換過程中對整個電源的影響，提高電源完整性。
[0033]3.3V電壓通過不同的LDO芯片TPS73601轉換為3.0V,2.5V等電壓，同時通過SY800B轉換為1.8V電壓，再通過TPS73601將1.8V電壓轉換為1.2V電壓，提高了電源的轉換效率，TPS73601輸入范圍可以達到1.7V?5.5V，輸出電壓范圍可以在1.2V到5.5V調整，同時輸出電流可以達到400MA。
[0034]綜上所述，本實用新型的1.SG頻段WiMAX無線客戶端設備，實現(xiàn)了 PC及其它各類終端設備聯(lián)入WiMAX網絡進行數(shù)據(jù)交互，在內河航運信息管理、智能化碼頭管理、城市交通信息化等眾多應用領域有廣泛的應用前景。
【權利要求】
1.一種WiMAX無線客戶端設備，其特征在于，包括WiMAX無線傳輸模塊、POE供電模塊和主控模塊，其中POE供電模塊接入主控模塊，POE供電模塊通過電源穩(wěn)壓芯片接入WiMAX無線傳輸模塊，主控模塊通過USB接口與WiMAX無線傳輸模塊連接； 所述WiMAX無線傳輸模塊包括基帶芯片和雙路收發(fā)通道，每路收發(fā)通道均包括依次連接的頻率轉換模塊、功率放大模塊、收發(fā)開關和天線，每路收發(fā)開關均通過低噪聲放大器接入該路的頻率轉換模塊；所述主控模塊包括中央處理單元、內存單元、存儲單元和網卡單元，其中中央處理單元分別通過存儲器總線與網卡單元連接、通過DDR控制器與內存單元連接、通過nand flash接口與存儲單元連接； WiMAX無線傳輸模塊發(fā)送信號時，通過頻率轉換模塊將2.3G頻段的信號轉換到1.8G頻段，再采用功率放大模塊將射頻信號放大后通過天線發(fā)送出去；WiMAX無線傳輸模塊接收信號時，使用低噪聲放大器將無線信號放大后輸入頻率轉換模塊，頻率轉換模塊將1.8G頻段的信號轉換到2.3G頻段后傳輸給基帶芯片進行分析處理，最終完成數(shù)據(jù)的接收。
2.根據(jù)權利要求1所述的WiMAX無線客戶端設備，其特征在于，所述WiMAX無線傳輸模塊的基帶芯片采用SQN1210芯片。
3.根據(jù)權利要求1所述的WiMAX無線客戶端設備，其特征在于，所述頻率轉換模塊采用頻率轉換芯片RFFC2071。
4.根據(jù)權利要求1所述的WiMAX無線客戶端設備，其特征在于，所述功率放大模塊采用功率放大器RF3189。
5.根據(jù)權利要求1所述的WiMAX無線客戶端設備，其特征在于，所述低噪聲放大器的型號為 RF2373。
6.根據(jù)權利要求1所述的WiMAX無線客戶端設備，其特征在于，所述主控模塊的中央處理單元采用S5PV210芯片。
【文檔編號】H04W88/02GK203691643SQ201420040648
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年1月22日 優(yōu)先權日:2014年1月22日
【發(fā)明者】王洋, 張振華, 劉煜, 何煒, 鄒金欣, 李方泉, 吳建魯, 楊云高, 孫藝 申請人:江蘇杰瑞科技集團有限責任公司