基于BCSM250的WiMAX數(shù)據(jù)卡設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

李 彪，蘇凌旭，陽(yáng) 旭

（重慶金美通信有限責(zé)任公司，重慶400030）

基于BCSM250的WiMAX數(shù)據(jù)卡設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

李 彪，蘇凌旭，陽(yáng) 旭

（重慶金美通信有限責(zé)任公司，重慶400030）

為了滿足市場(chǎng)上對(duì)WiMAX數(shù)據(jù)卡的功耗和性能方面的需求，提出了一款以Beceem公司的BCSM250芯片為基礎(chǔ)，低功耗、高性能的WiMAX數(shù)據(jù)卡的軟硬件解決方案。最后給出了該設(shè)計(jì)的測(cè)試結(jié)果和結(jié)論。

全球微波互聯(lián)接入；數(shù)據(jù)卡；通用串行總線；驅(qū)動(dòng)程序

1 引 言

WiMAX（World-wide Interoperability for Microwave Access，全球微波互聯(lián)接入）是以IEEE802.16系列標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的一種面向城域網(wǎng)的寬帶無(wú)線接入技術(shù)，能提供面向互聯(lián)網(wǎng)的高速連接，主要表現(xiàn)為移動(dòng)性強(qiáng)，帶寬高等特點(diǎn)。負(fù)責(zé)推廣該技術(shù)的WiMAX論壇發(fā)布的兩個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)，分別是2004年10月正式推出的802.16d標(biāo)準(zhǔn)（固定寬帶無(wú)線接入標(biāo)準(zhǔn)）和2006年2月推出的802.16e標(biāo)準(zhǔn)（移動(dòng)寬帶無(wú)線接入標(biāo)準(zhǔn)），這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布進(jìn)一步促進(jìn)了該產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展和成熟。標(biāo)準(zhǔn)中采用的OFDM技術(shù)能夠有效克服系統(tǒng)的多徑干擾，增加系統(tǒng)可靠性；先進(jìn)的MIMO技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)空間復(fù)用，顯著提高傳輸速率；基于連接的動(dòng)態(tài)QoS能夠更加有效地實(shí)現(xiàn)無(wú)線資源的集中管理分配。

WiMAX網(wǎng)絡(luò)的傳統(tǒng)接入方式為數(shù)據(jù)終端通過(guò)數(shù)據(jù)卡MS（Mobile Station）接入BS（Base Station）的方式。Beceem公司是業(yè)內(nèi)著名的WiMAX終端芯片提供商，BCSM250是其近期推出的一款高性能，低功耗的終端芯片，主要應(yīng)用市場(chǎng)為手持終端設(shè)備，筆記本電腦以及其它消費(fèi)電子產(chǎn)品。

2 整體架構(gòu)

此方案中，與數(shù)據(jù)卡配套的應(yīng)用處理器模塊中的主處理器為Marvell公司的Xscale內(nèi)核的高性能低功耗處理器PXA310，內(nèi)存為Hynix公司的256MB DDR芯片，USB接口為SMSC公司的高性能USB2.0芯片USB3319，最高速率為480Mbps。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

3 硬件設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)采用BCSM250為主要芯片，配合電源轉(zhuǎn)換，存儲(chǔ)器，射頻前端等外圍電路，構(gòu)成一款基于USB接口的802.16e標(biāo)準(zhǔn)的WiMAX數(shù)據(jù)卡。

其它部分電路包括，電源轉(zhuǎn)換芯片采用Linear公司高效率DC／DC轉(zhuǎn)換芯片LT3521，存儲(chǔ)器采用Atmel公司的EEPROM芯片AT25256以及Spansion公司的SPI接口Flash芯片S25FL128，射頻前端芯片采用Hitachi公司的專用WiMAX射頻芯片LSHX-BF3，能夠?yàn)閿?shù)據(jù)卡提供低噪聲放大器，功放，以及收發(fā)開關(guān)控制等功能。

硬件結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖1 系統(tǒng)框圖

圖2 硬件結(jié)構(gòu)圖

4 軟件設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)卡軟件部分的核心功能是應(yīng)用處理器PXA310通過(guò)USB接口對(duì)BCSM250芯片進(jìn)行控制的過(guò)程，主體為USB接口驅(qū)動(dòng)程序。

應(yīng)用處理器PXA310上運(yùn)行的操作系統(tǒng)為L(zhǎng)inux2.6.21，數(shù)據(jù)卡驅(qū)動(dòng)程序在內(nèi)核態(tài)基礎(chǔ)上，以模塊的方式加載。同時(shí)會(huì)向USB Host Controller注冊(cè)USB卡的特征信息（VENDOR ID、PRODUCT ID）和接口處理函數(shù)，供USB Host Controller根據(jù)特征信息探詢USB卡的存在，并在探測(cè)到存在后調(diào)用相關(guān)接口函數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)USB卡的驅(qū)動(dòng)。

從軟件處理流程來(lái)看，主要完成來(lái)自協(xié)議棧的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為物理調(diào)制信號(hào)發(fā)送到無(wú)線信道；將從無(wú)線信道上接收到的物理信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)交付給網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧進(jìn)行處理。

從功能方面來(lái)看，可以分為初始化、參數(shù)處理、連接管理、無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)四個(gè)功能子模塊，處理線程主要分為控制處理線程和數(shù)據(jù)處理線程。軟件結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 軟件結(jié)構(gòu)圖

5 性能測(cè)試

測(cè)試框圖如圖4所示，PC1通過(guò)以太網(wǎng)連接應(yīng)用處理器模塊，再通過(guò)數(shù)據(jù)卡接入基站，基站通過(guò)以太網(wǎng)連接PC2。設(shè)置好頻點(diǎn)，調(diào)制方式，網(wǎng)絡(luò)號(hào)，IP地址等參數(shù)。

在PC1和PC2之間用ping包的方式測(cè)試無(wú)線信道的性能及帶寬。Ping包測(cè)試結(jié)果如表1所示，測(cè)試結(jié)果表明，丟包率及時(shí)延滿足要求：

在PC1和PC2之間運(yùn)行灌包軟件測(cè)試無(wú)線信道的性能及帶寬，測(cè)試結(jié)果如圖5所示。

圖4 測(cè)試框圖

表1 ping包測(cè)試結(jié)果

圖5 下行灌包測(cè)試圖

如圖6所示，上行和下行的總帶寬為4.8Mbps，符合工程標(biāo)準(zhǔn)。

圖6 上行灌包測(cè)試圖

6 結(jié)束語(yǔ)

提出了一款基于BCSM250芯片的WiMAX數(shù)據(jù)卡硬件及軟件解決方案，經(jīng)過(guò)測(cè)試，性能指標(biāo)符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，是一種較理想的WiMAX數(shù)據(jù)卡產(chǎn)品解決方案。

［1］彭木根.下一代寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)：OFDM＆WIMAX（第2版）［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

［2］姚志強(qiáng)，尹俊勛，盛孟剛.無(wú)線城域網(wǎng)網(wǎng)卡的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.寬帶網(wǎng)絡(luò)與傳輸，2005（1）：69-71.

［3］王錦山，賴何季.移動(dòng)WiMAX的組網(wǎng)方案及其終端芯片的設(shè)計(jì)［J］.移動(dòng)通信，2006（11）：30-32.

［4］IEEE 802.16e Standard and WiMAX Igniting Broadband Wireless AccessWhite Paper［S］.Http：／／www.wimaxforum.cn.2006.

［5］BCSM250 Datasheet［M］.Beceem，2010.

Design and Im plementation of a W iMAX Network Adapter Based on BCSM250

LIBiao，SU Ling-xu，YANG Xu
（Chong Qing Jin Mei Communication Co.，Ltd.，Chongqing 400030，China）

In order to meet the requirements of WiMAX network adapters with low power and high performance，this article proposes a new solution ofWiMAX network adapter，including the hardware and software design，using the chip of BCSM250 from Beceem Communication Inc.The test results and conclusions are given at last.

WiMAX；Network Adapter；USB；Drivers

10.3969／j.issn.1002-2279.2014.05.025

TN925

：A

：1002-2279（2014）05-0088-03

李彪（1982-），男，重慶市人，大學(xué)本科學(xué)歷，主研方向：從事寬帶無(wú)線終端設(shè)備方面的研究。

2014-04-16