一种WiMAX无线客户端设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种WiMAX无线客户端设备。该设备包括WiMAX无线传输模块、POE供电模块和主控模块，其中POE供电模块接入主控模块，POE供电模块通过电源稳压芯片接入WiMAX无线传输模块，主控模块通过USB接口与WiMAX无线传输模块连接；所述WiMAX无线传输模块包括基带芯片和双路收发通道，每路收发通道均包括依次连接的频率转换模块、功率放大模块、收发开关和天线，每路收发开关均通过低噪声放大器接入该路的频率转换模块；所述主控模块包括中央处理单元、内存单元、存储单元和网卡单元，该中央处理单元分别通过存储器总线与网卡单元连接、通过DDR控制器与内存单元连接、通过nand?flash接口与存储单元连接。本实用新型能够安全、高效地将PC及其它终端设备联入WiMAX网络进行数据交互。
【专利说明】—种WiMAX无线客户端设备
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及WiMAX网络的无线通信【技术领域】，特别是一种WiMAX无线客户端设备。
【背景技术】
[0002]内河航运是交通运输体系的重要组成部分，对缓解交通运输紧张状态，促进江河流域生产力合理布局，推动国民经济和社会发展发挥着重要作用。在经济快速发展的今天，内河航运具有占地少、能耗少、运能大、成本低、污染小等独特优势，在交通运输体系中扮演者十分重要的角色。为了提升内河航运管理效率，充分发挥内河航运各种优势，内河航运信息化建设被提上日程。内河航运信息化系统综合运用计算机、网络、无线通讯、卫星定位等技术，整合航道中的各种资源，实现航道管理的信息化、科学化与智能化。信息化航道管理以信息化促进管理的科学化，创建航道的管理信息网络平台和信息系统，实现航道管理各单位之间、航道管理单位与其他管理单位之间和航道管理单位与水运企业之间的信息共享、协同工作及决策支持。
[0003]内河航运信息化项目基于WiMAX4G通讯网络，目前长江航道区域该网络已经实施全面覆盖，具有高带宽、高速率、高稳定性等一系列通讯优势。航运信息化管理系统体系架构由航道信息采集终端、数据接入终端、终端服务通信平台等组成，通过无线网络完成数据采集终端，数据接入终端与数据服务平台之间的信息交换。但是目前1.8GHZ的WiMAX网络的无线客户端设备不能够安全、高效地地将PC及其它各类终端设备联入WiMAX网络进行数据交互，无法满足各类执法船舶、客货船舶的通信数据接入需求，阻碍了航道信息采集、船舶动态管理、水上紧急救援、应急抢险指挥、航道征稽、水上公安海事巡逻、港口物流调度等众多应用领域的发展。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的是提供一种能够安全、高效地将PC及其它各类终端设备联入WiMAX网络进行数据交互的1.8G频段WiMAX无线客户端设备。
[0005]本实用新型为实现上述目的，采用如下技术方案:一种WiMAX无线客户端设备，包括WiMAX无线传输模块、POE供电模块和主控模块，其中POE供电模块接入主控模块，POE供电模块通过电源稳压芯片接入WiMAX无线传输模块，主控模块通过USB接口与WiMAX无线传输模块连接；
[0006]所述WiMAX无线传输模块包括基带芯片和双路收发通道，每路收发通道均包括依次连接的频率转换模块、功率放大模块、收发开关和天线，每路收发开关均通过低噪声放大器接入该路的频率转换模块；所述主控模块包括中央处理单元、内存单元、存储单元和网卡单元，其中中央处理单元分别通过存储器总线与网卡单元连接、通过DDR控制器与内存单元连接、通过nand flash接口与存储单元连接；
[0007]WiMAX无线传输模块发送信号时，通过频率转换模块将2.3G频段的信号转换到1.SG频段，再采用功率放大模块将射频信号放大后通过天线发送出去；WiMAX无线传输模块接收信号时，使用低噪声放大器将无线信号放大后输入频率转换模块，频率转换模块将1.SG频段的信号转换到2.3G频段后传输给基带芯片进行分析处理，最终完成数据的接收。
[0008]与现有技术相比，本实用新型的显著优点在于:(1)采用1.SG频段WiMAX无线客户端设备实现了 PC及其它各类终端设备联入WiMAX网络进行数据交互，具有安全、高效的优点；(2)在内河航运信息管理、智能化码头管理、城市交通信息化等众多应用领域有广泛的应用前景；(3)采用双路收发通道方式提高客户端设备在发送及接收数据时的性能指标，提闻了抗干扰能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是本发明WiMAX无线客户端设备的结构示意图。
[0010]图2是本发明WiMAX无线客户端设备中无线传输模块的结构图。
[0011]图3是本发明WiMAX无线客户端设备中主控模块的结构示意图。
[0012]图4是本发明中频率转换芯片RFFC2071的原理框图。
[0013]图5是本发明WiMAX无线客户端设备的主控模块供电示意图。
[0014]图6是本发明WiMAX无线客户端设备中无线传输模块的供电示意图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
[0016]结合图1，本实用新型WiMAX无线客户端设备，包括WiMAX无线传输模块、POE供电模块和主控模块，其中POE供电模块接入主控模块，POE供电模块通过电源稳压芯片接入WiMAX无线传输模块，主控模块通过USB接口与WiMAX无线传输模块连接；
[0017]结合图2，所述WiMAX无线传输模块包括基带芯片和双路收发通道，每路收发通道均包括依次连接的频率转换模块、功率放大模块、收发开关和天线，每路收发开关均通过低噪声放大器接入该路的频率转换模块；结合图3，所述主控模块包括中央处理单元、内存单元、存储单元和网卡单元，其中中央处理单元分别通过存储器总线与网卡单元连接、通过DDR控制器与内存单元连接、通过nand flash接口与存储单元连接；
[0018]WiMAX无线传输模块发送信号时，通过频率转换模块将2.3G频段的信号转换到1.SG频段，再采用功率放大模块将射频信号放大后通过天线发送出去；WiMAX无线传输模块接收信号时，使用低噪声放大器将无线信号放大后输入频率转换模块，频率转换模块将1.SG频段的信号转换到2.3G频段后传输给基带芯片进行分析处理，最终完成数据的接收。
[0019]下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0020]实施例1
[0021]本实施例中所述WiMAX无线传输模块的基带芯片采用SQN1210芯片；所述频率转换模块采用频率转换芯片RFFC2071 ;所述功率放大模块采用功率放大器RF3189 ;所述低噪声放大器的型号为RF2373 ;所述主控模块的中央处理单元采用S5PV210芯片。本实用新型WiMAX无线客户端设备，具体如下:
[0022]主控模块采用S5PV210芯片作为处理核心，通过USB信号接口对1.8G频段WiMAX无线传输模块进行初始化和数据包的交互，通过存储器总线控制DM9000网卡硬件单元，通过DDR控制器完成对内存硬件单元的控制,通过nand flash接口控制flash硬件存储单元；S5PV210对各个单元的合理有序控制，进行各种运算处理，完成1.8G频段WiMAX无线客户端设备所需的功能。1.8G频段WiMAX无线传输模块工作在1.SG频段的功能，接收通道和发送通道都是采用两路设计；基带芯片采用SQN1210芯片，该芯片负责收发2.3G频段的信号；无线传输模块发送时，通过频率转换芯片RFFC2071将2.3G频段的信号转换到1.8G频段，再采用1.8G频段功放RF3189将射频信号放大后通过天线发送出去；无线传输模块接收时，使用低噪声放大器RF2373将微弱的无线信号放大到RFFC2071接收端，RFFC2071将1.SG频段的信号转换到2.3G频段后传输给基带芯片进行分析处理，最终完成数据的接收；设计中采用了双路收发通道方式以提高发送增益的要求，SQN1210芯片完成对收发开关的控制。
[0023]图2为WiMAX无线传输模块组成框图，为达到WiMAX无线传输模块工作在1.8GHz频段的功能，基带芯片采用SQN1210芯片，该芯片负责收发2.3G频段的信号；无线传输模块发送时，通过频率转换芯片RFFC2071将2.3G频段的信号转换到1.8G频段，再采用1.8G频段功放RF3189将射频信号放大后通过天线发送出去；无线传输模块接收时，使用低噪声放大器RF2373将微弱的无线信号放大到RFFC2071接收端，RFFC2071将1.8G频段的信号转换到2.3G频段后传输给基带芯片进行分析处理，最终完成数据的接收；设计中采用了双路收发通道方式以提高发送增益的要求，SQN1210芯片完成对收发开关的控制。
[0024]WiMAX无线传输模块主芯片采用SQN1210，该芯片是WiMAX基带SOC芯片，内部集成了 ARM处理器。内部CPU采用ARM9架构，同时内部集成了 SDRAM内存，在使用时需要配接FLASH用于数据和系统的存储。对外提供了 4种接口包括USB、SDIO、MII和HSIC，本方案目前只使用USB2.0接口。该芯片提供了两路收发通道，对外部射频线路上的芯片是通过RF I/O进行控制的，包括发送功放的使能，收发开关的切换，以及功放的步进等。
[0025]WiMAX无线传输模块存储芯片采用M25P128，该芯片为16MB SPI FLASH，扇区大小为256KB，负责存储操作系统。WiMAX无线传输模块是采用固件进行配置，嵌入式主机系统通过USB2.0接口将固件下载到SQN1210芯片中的SDRAM中运行。
[0026]图3为主控模块系统设计方块图，其中ARM处理器为三星S5PV210，该处理器基于CortexTM-A8，运行主频 1GHz。内存为 K4T1G084QE-HC (L) E6x4，共 4Gb 即 512MB 内存，采用单通道32位数据总线，运行频率为200MHZ。NAND FLASH采用K9GAG08U0F，为2GB容量，本系统的boot和操作系统将存放在NAND FLASH里面。在原理设计过程中专门设计了可以配接不同容量的NAND FLASH，可以选配256M/512M/1GB闪存，S5PV210处理器集成了 NAND控制器。主芯片S5PV210需要通过USB2.0HOST接口将固件下载到WiMAX无线传输模块，同时，弓丨出一个USB2.0OTG接口调试主芯片系统。网络使用16bit SDRAM接口转标准IOM/1OOMbps的网络芯片DM9000A，DM9000是一个高集成而且功耗很低的高速网络控制器，可以和CPU直连，支持10/100MB以太网连接。主控模块引出一个UART接MAX3232转化为RS232信号用于调试，同时引出一个UART接口信号到排针上用于扩展设备用。引出I路SDIO接口，SDIOO被用作普通SD卡接口使用，该接口可以支持SDHC，也就是高速大容量卡，利用该接口可以完成CPU的启动。
[0027]图4为RFFC2071部分原理图，RFFC2071将作为频段搬移的核心器件，该器件将
1.SG频段和2.3G频段的信号进行相互转换，构建射频收发通道。[0028]1.SG频段WiMAX无线客户端设备采用POE方式供电，通过网线进行供电，选用成熟的POE供电模块PM100-5，该模块电压输入范围为36?57V。PM100-5模块可以提供5V、2A
的能量。
[0029]图5为主控模块供电，5VDC_IN转3.3V使用高效率的PWM控制器EUP3412转出，5V转 DDR (1.8V)和 1.1V 使用 RT8059, VCORE (1.2V)则使用 RT8024,使用 XC6209 将 5V 转换为1.2V 给 VDD_ALIVE(1.2V)供电。
[0030]图6为WiMAX无线传输模块供电该单元主要是管理基带处理器，存储，功放芯片，低噪放大器芯片等的电源。以满足各器件模块需求的电源，上电时序等。
[0031]WiMAX无线传输模块通过一个AMS1086-3.3V将5V电压转换为3.3V电压单独供电，电平面与主控模块分开，地平面相同。WiMAX无线传输模块待机状态时需要IW功耗，工作过程中最大需要5W功耗，在发送数据时需要打开发送功放，每个功放大概需要IW的功耗。
[0032]本设计中考虑功放耗电很大，采用了一个AMS1086-3.3V单独给功放提供能量，同时在每个功放供电部分加了两个小电容提高功放切换时的供电响应，防止功放切换过程中对整个电源的影响，提高电源完整性。
[0033]3.3V电压通过不同的LDO芯片TPS73601转换为3.0V,2.5V等电压，同时通过SY800B转换为1.8V电压，再通过TPS73601将1.8V电压转换为1.2V电压，提高了电源的转换效率，TPS73601输入范围可以达到1.7V?5.5V，输出电压范围可以在1.2V到5.5V调整，同时输出电流可以达到400MA。
[0034]综上所述，本实用新型的1.SG频段WiMAX无线客户端设备，实现了 PC及其它各类终端设备联入WiMAX网络进行数据交互，在内河航运信息管理、智能化码头管理、城市交通信息化等众多应用领域有广泛的应用前景。
【权利要求】
1.一种WiMAX无线客户端设备，其特征在于，包括WiMAX无线传输模块、POE供电模块和主控模块，其中POE供电模块接入主控模块，POE供电模块通过电源稳压芯片接入WiMAX无线传输模块，主控模块通过USB接口与WiMAX无线传输模块连接； 所述WiMAX无线传输模块包括基带芯片和双路收发通道，每路收发通道均包括依次连接的频率转换模块、功率放大模块、收发开关和天线，每路收发开关均通过低噪声放大器接入该路的频率转换模块；所述主控模块包括中央处理单元、内存单元、存储单元和网卡单元，其中中央处理单元分别通过存储器总线与网卡单元连接、通过DDR控制器与内存单元连接、通过nand flash接口与存储单元连接； WiMAX无线传输模块发送信号时，通过频率转换模块将2.3G频段的信号转换到1.8G频段，再采用功率放大模块将射频信号放大后通过天线发送出去；WiMAX无线传输模块接收信号时，使用低噪声放大器将无线信号放大后输入频率转换模块，频率转换模块将1.8G频段的信号转换到2.3G频段后传输给基带芯片进行分析处理，最终完成数据的接收。
2.根据权利要求1所述的WiMAX无线客户端设备，其特征在于，所述WiMAX无线传输模块的基带芯片采用SQN1210芯片。
3.根据权利要求1所述的WiMAX无线客户端设备，其特征在于，所述频率转换模块采用频率转换芯片RFFC2071。
4.根据权利要求1所述的WiMAX无线客户端设备，其特征在于，所述功率放大模块采用功率放大器RF3189。
5.根据权利要求1所述的WiMAX无线客户端设备，其特征在于，所述低噪声放大器的型号为 RF2373。
6.根据权利要求1所述的WiMAX无线客户端设备，其特征在于，所述主控模块的中央处理单元采用S5PV210芯片。
【文档编号】H04W88/02GK203691643SQ201420040648
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年1月22日 优先权日:2014年1月22日
【发明者】王洋, 张振华, 刘煜, 何炜, 邹金欣, 李方泉, 吴建鲁, 杨云高, 孙艺 申请人:江苏杰瑞科技集团有限责任公司