CN101227358B - 一种双处理器WiMAX基站及其数据处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种双处理器WiMAX基站及其数据处理方法，所述双处理器WiMAX基站包括：射频收发模块、模拟/数字中频模块、中频接口可编程逻辑阵列IFPGA、基带处理模块、基带接口可编程逻辑阵列BFPGA、系统管理处理器、数据传输处理器。本发明在WiMAX基站中利用两个处理器分别完成业务数据的处理和系统配置管理数据的处理，降低了产品设计的复杂程度，基站内部的数据总线管理简单化，基站可靠性显著提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种双处理器WiMAX基站及其数据处理方法，具体涉及在WiMAX基站中利用两个处理器分别完成业务数据的处理和系统配置管理数据的处理，从而使基站设计简化并提高数据传输可靠性和效率。
背景技术
随着无线宽带数据业务需求的不断增加，例如移动视频、视频会议、网络在线游戏、大量数据的快速下载等，使得无线宽带技术迅猛发展，导致基于IEEE 802.16e协议的WiMAX基站应运而生。现有的WiMAX基站在设计均采用一个价格昂贵的处理器来完成数据的传输、数据交互和系统管理功能，这样基站上电初始化时需要做系统配置、程序加载等繁杂的工作，特别是处理器需要处理各部分模块频繁上报的消息，整个基站系统会需要较长时间才能正常传输数据，给WiMAX基站系统开局维护带来很多麻烦。更加严重是，当基站系统需要处理的任务超过所使用处理器的处理容限时，就会影响基站的数据传输功能，严重情况下还会使基站数据传输中断，造成系统瘫痪，必须重新启动基站以恢复数据传输。WiMAX基站一方面需要及时处理系统管理信息，另一方面需要接收和发送大量的业务数据，因此需要寻求一种能够新的基站技术方案，满足系统管理和大量数据传输所需要的处理能力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双处理器WiMAX基站及其数据处理方法。
本发明提供的一种双处理器WiMAX基站，包括下列电路模块：
射频收发模块(1)，用于完成射频信号的放大，上下行功放的切换控制，接收和发送射频信号，上报功放单元的工作状态给后台控制软件，执行后台控制软件的各项任务；
模拟/数字中频模块(2)，用于完成射频信号的上下变频，模拟中频到数字中频的转换，产生基带数据；具体而言，用于完成射频信号的上下变频，AD和DA变换，模拟数字滤波处理等，将模拟中频信号变为数字基带信号。
中频接口可编程逻辑阵列IFPGA(3)，主要完成中频到基带部分数据格式的转换，接口数据速率匹配，上下行增益控制；具体而言，IFPGA(3)用于主要完成数字中频数据到基带数据格式的转换，接口数据速率匹配，上下行增益控制，该转换主要将数字/模拟中频模块(2)输出的并行数字基带信号转换为串行基带信号，并且使该串行信号的速率与基带处理模块(4)的数据接口匹配；
基带处理模块(4)，完成关键算法的实现，基带数据解调等；具体而言，基带处理模块(4)用于处理IFPGA(3)送来的基带数据，基带算法的实现，与系统管理处理器(7)的消息交互，与数据传输处理器(6)的数据交互。此基带处理模块(4)由数字信号处理器DSP实现。所述基带算法包括数据相关、译码、多径干扰处理、信号搜索、信号功率测量等；
基带接口可编程逻辑阵列BFPGA(5)，主要完成基带处理模块数据到数据传输处理器数据的格式转换，PCI通信等；具体而言，BFPGA(5)用于主要完成基带数据到PCI接口数据的转换，接口数据速率匹配；
数据传输处理器(6)，完成1000M以太网和光纤的接入，上层后台软件的运行，整个WiMAX基站管理。具体而言，此部分独立成为一个体系，用于上电程序自举，初始化与BFPGA(5)之间的PCI接口、初始化对外部的1000M以太网接口或光纤接口和初始化与系统管理处理器(7)的10M以太网接口，负责上层软件的运行，下发网管指令，执行1000M以太网或光纤接口的下行数据，处理业务数据和系统管理数据，其中业务数据通过BFPGA(5)与基带处理模块(4)交互，系统管理数据通过10M网口传送给系统管理处理器(7)执行，通过BFPGA(5)接收来自射频收发模块(1)经模拟/数字中频模块(2)和IFPGA(3)送到基带处理模块(4)的上行数据并通过1000M以太网或光纤接口输出到核心网，接收系统管理处理器(7)传送来的上报信息，执行数据结构变换，通过1000M网口或光纤接口传送到核心网；
系统管理处理器(7)，用于WiMAX基站的芯片配置，程序加载，系统管理等；具体而言，用于WiMAX基站系统时钟配置，模拟中频配置，数字中频工作模式配置，IFPGA(3)和BFPGA(5)的程序加载，基带处理模块(4)的程序加载，单板复位管理，温度告警、电源过压过流告警和时钟锁相环失锁告警和处理，执行来自数据传输处理器(6)的系统管理指令。
本发明提供的一种双处理器WiMAX基站的数据处理方法，包括下列步骤：
WiMAX基站上电；
由数据传输处理器(6)执行：数据传输处理器上电程序自举；初始化本处理器内存、PCI接口、1000M以太网接口或光纤接口和10M以太网接口；通过10M以太网接口与系统管理处理器交互，接收基站各部分上电后的运行状态；查询是否有温度、过压、过流告警，各部分接口通信是否正常；数据传输处理器正常接收发送数据；
由系统管理处理器(7)执行：系统管理处理器上电程序自举；初始化10M以太网接口，加载IFPGA、BFPGA和基带处理模块程序；偏置系统时钟，模拟中频和数字中频的工作模式，管理各个芯片的复位；查询单板各部分上电的告警状态，上报给数据传输处理器；处理来自数据传输处理器的各项指令，执行对各个电路模块的配置、告警处理、程序加载和更新。
本发明提出在WiMAX基站中使用双处理器分别完成数据传输和系统管理任务，使得数据传输和系统配置管理能够同时进行，由此提高WiMAX基站的运行效率和可靠性。
本发明的技术方案采用数据传输处理器(6)和系统管理处理器(7)这两个处理器完成WiMAX基站数据的处理，降低了产品设计的复杂程度，基站内部的数据总线管理简单化，基站可靠性显著提高。将一个基站系统分成独立的两个处理器进行数据处理，便于产品的独立调试，可以并行开展各个模块的调试，加快产品的研发速度；采用本发明技术方案的WiMAX基站系统上电后很快进入正常工作模式，有利于WiMAX基站系统维护和升级；WiMAX基站数据传输可靠性提高后，可以避免数据传输中断，提高通信质量。
附图说明
图1为本发明使用双处理器的WiMAX基站结构示意图；
图2为本发明的WiMAX基站的数据处理流程图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作进一步说明。
本发明WiMAX基站结构如图1所示。图1中各个附图标记所代表的基站结构组成如下：1、射频收发模块，2、模拟/数字中频模块，3、中频接口可编程逻辑阵列，简称IFPGA，4、基带处理模块，5、基带接口可编程逻辑阵列，简称BFPGA，6、数据传输处理器；7、系统管理处理器。
射频收发模块(1)，用于完成射频信号的放大，上下行功放的切换控制，接收和发送射频信号，上报功放单元的工作状态给后台控制软件，执行后台控制软件的各项任务。
数字/模拟中频模块(2)，用于完成射频信号的上下变频，AD和DA变换，模拟数字滤波处理等，将模拟中频信号变为数字基带信号。
IFPGA(3)，用于主要完成数字中频数据到基带数据格式的转换，接口数据速率匹配，上下行增益控制。该转换主要将数字/模拟中频模块(2)输出的并行数字基带信号转换为串行基带信号，并且使该串行信号的速率与基带处理模块(4)的数据接口匹配。
基带处理模块(4)，用于处理IFPGA(3)送来的基带数据，基带算法的实现，与系统管理处理器(7)的消息交互，与数据传输处理器(6)的数据交互。此基带处理模块(4)由数字信号处理器DSP实现。所述基带算法包括数据相关、译码、多径干扰处理、信号搜索、信号功率测量等。
BFPGA(5)，用于主要完成基带数据到PCI接口数据的转换，接口数据速率匹配。
数据传输处理器(6)，此部分独立成为一个体系，用于上电程序自举，初始化与BFPGA(5)之间的PCI接口、初始化对外部的1000M以太网接口或光纤接口和初始化与系统管理处理器(7)的10M以太网接口，负责上层软件的运行，下发网管指令，执行1000M以太网或光纤接口的下行数据，处理业务数据和系统管理数据，其中业务数据通过BFPGA(5)与基带处理模块(4)交互，系统管理数据通过10M网口传送给系统管理处理器(7)执行，通过BFPGA(5)接收来自射频收发模块(1)经模拟/数字中频模块(2)和IFPGA(3)送到基带处理模块(4)的上行数据并通过1000M以太网或光纤接口输出到核心网，接收系统管理处理器(7)传送来的上报信息，执行数据结构变换，通过1000M网口或光纤接口传送到核心网。
系统管理处理器(7)，用于WiMAX基站系统时钟配置，模拟中频配置，数字中频工作模式配置，IFPGA(3)和BFPGA(5)的程序加载，基带处理模块(4)的程序加载，单板复位管理，温度告警、电源过压过流告警和时钟锁相环失锁告警和处理，执行来自数据传输处理器(6)的系统管理指令，使得数据传输处理器(6)能够提高数据传输效率，不会因为需要处理过多系统管理数据而影响数据的传输，造成基站的数据传输中断。
在本发明的上述技术方案中，系统管理处理器(7)可选用廉价的通用网络处理器实现上述功能，辅助以简单的外围电路就可以实现此处理器的运行。
采用本发明的技术方案，使用双处理器构成WiMAX基站系统有很多益处，一方面系统上电后可以很快实现系统程序自举，完成对单板的配置，各主要芯片的程序加载，加快了上电后系统初始化速度。另一方面，使用双处理器可以优化系统的总线设计，避免了多级总线的驱动设计，多级芯片总线的竞争简单化，有利于系统的稳定运行。从模块化设计看，将一个复杂的系统划分为两个可独立调试的模块，在产品研发初期阶段可以单独调试各个模块，使得各个模块并行进行调试，加快了产品研发的速度，简化了系统的复杂程度和产品开发风险。
如图2所示，采用本发明的双处理器WiMAX基站工作流程如下：
WiMAX基站上电；
数据传输处理器(6)执行步骤：数据传输处理器上电程序自举；初始化本处理器内存、PCI接口、1000M以太网接口或光纤接口和10M以太网接口；通过10M以太网接口与系统管理处理器交互，接收基站各部分上电后的运行状态；查询是否有温度、过压、过流告警，各部分接口通信是否正常；数据传输处理器正常接收发送数据；
系统管理处理器(7)执行步骤：系统管理处理器上电程序自举；初始化10M以太网接口，加载IFPGA、BFPGA和基带处理模块程序；偏置系统时钟，模拟中频和数字中频的工作模式，管理各个芯片的复位；查询单板各部分上电的告警状态，上报给数据传输处理器；处理来自数据传输处理器的各项指令，执行对各个电路模块的配置、告警处理、程序加载和更新。
应当注意，凡不脱离本发明思想的任何改进的方法都属于本发明的保护范围，本发明具体保护范围由权利要求书限定。
Claims (2)
1.一种双处理器WiMAX基站，包括下列电路模块：
射频收发模块(1)，用于完成射频信号的放大，上下行功放的切换控制，接收和发送射频信号，上报功放单元的工作状态给后台控制软件，执行后台控制软件的各项任务；
数字/模拟中频模块(2)，用于完成射频信号的上下变频，模拟信号到数字信号的转换和数字信号到模拟信号的转换，模拟数字滤波处理，将模拟中频信号变为数字基带信号；
中频接口可编程逻辑阵列IFPGA(3)，用于主要完成数字中频数据到基带数据格式的转换，接口数据速率匹配，上下行增益控制，该转换主要将数字/模拟中频模块(2)输出的并行数字基带信号转换为串行基带信号，并且使该串行信号的速率与基带处理模块(4)的数据接口匹配；
基带处理模块(4)，用于处理中频接口可编程逻辑阵列IFPGA(3)送来的基带数据，基带算法的实现，与系统管理处理器(7)的消息交互，与数据传输处理器(6)的数据交互，此基带处理模块(4)由数字信号处理器DSP实现，所述基带算法包括数据相关、译码、多径干扰处理、信号搜索、信号功率测量；
基带接口可编程逻辑阵列BFPGA(5)，用于主要完成基带数据到PCI接口数据的转换，接口数据速率匹配；
数据传输处理器(6)，此部分独立成为一个体系，用于上电程序自举，初始化与基带接口可编程逻辑阵列BFPGA(5)之间的PCI接口、初始化对外部的1000M以太网接口或光纤接口和初始化与系统管理处理器(7)的10M以太网接口，负责上层软件的运行，下发网管指令，执行1000M以太网或光纤接口的下行数据，处理业务数据和系统管理数据，其中业务数据通过基带接口可编程逻辑阵列BFPGA(5)与基带处理模块(4)交互，系统管理数据通过10M网口传送给系统管理处理器(7)执行，通过基带接口可编程逻辑阵列BFPGA(5)接收来自射频收发模块(1)经模拟/数字中频模块(2)和中频接口可编程逻辑阵列IFPGA(3)送到基带处理模块(4)的上行数据并通过1000M以太网或光纤接口输出到核心网，接收系统管理处理器(7)传送来的上报信息，执行数据结构变换，通过1000M网口或光纤接口传送到核心网；
系统管理处理器(7)，用于WiMAX基站系统时钟配置，模拟中频配置，数字中频工作模式配置，中频接口可编程逻辑阵列IFPGA(3)和基带接口可编程逻辑阵列BFPGA(5)的程序加载，基带处理模块(4)的程序加载，单板复位管理，温度告警、电源过压过流告警和时钟锁相环失锁告警和处理，执行来自数据传输处理器(6)的系统管理指令。
2.一种使用权利要求1所述的双处理器WiMAX基站进行数据处理的方法，其特征在于包括下列步骤：
WiMAX基站上电；
由数据传输处理器(6)执行：数据传输处理器上电程序自举；初始化本处理器内存、PCI接口和10M以太网接口，并初始化对外部的1000M以太网接口或光纤接口；通过10M以太网接口与系统管理处理器交互，接收基站各部分上电后的运行状态；查询是否有温度、过压、过流告警，各部分接口通信是否正常；数据传输处理器正常接收发送数据；
由系统管理处理器(7)执行：系统管理处理器上电程序自举；初始化10M以太网接口，加载中频接口可编程逻辑阵列IFPGA、基带接口可编程逻辑阵列BFPGA和基带处理模块程序；偏置系统时钟，模拟中频和数字中频的工作模式，管理各个芯片的复位；查询单板各部分上电的告警状态，上报给数据传输处理器；处理来自数据传输处理器的各项指令，执行对各个电路模块的配置、告警处理、程序加载和更新。
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