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UWB无线超宽带系统MAC协议研究及仿真实现

作 者: 马智超
导 师: 吴伟民
学 校: 华中科技大学
专 业: 电子与通信工程
关键词: 超宽带技术 MAC 超帧 分布式预留协议 优先竞争访问协议
分类号: TN925
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 31次
引 用: 0次
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内容摘要


超宽带UWB(Ultra Wideband)技术不采用载波,而采用纳秒至皮秒级的非正弦波窄脉冲传输数据,这些脉冲占用的带宽可以高达数GHz,最大数据传输速率可以达到数百Mbit/s。在高速通信的同时,UWB设备的发射功率却很小。正是由于UWB数据通信方式可以实现高速低功耗,因此它被视为下一代无线通信的关键技术之一。ECMA-368是UWB技术的标准化协议方案,该协议方案描述了基于分布式架构的媒体访问控制层(Media Access Control,MAC)的技术细节。作为一种全分布式的MAC协议标准,ECMA-368可以有效地管理和控制设备,为上层提供灵活的数据通信服务,非常适合无中心的高速无线个域网络。论文主要对UWB系统的MAC协议标准,尤其是媒体访问机制,即“基于预留的分布式信道访问机制”和“基于竞争的分优先级信道访问机制”进行了重点研究。首先,本文讨论了ECMA-368标准MAC层协议的基本工作原理,包括时间管理、信标机制和数据传输机制等。然后,分别研究了两种数据收发协议——分布式预留协议(Distributed reservation protocol, DRP)和优先竞争访问协议(Prioritized contention access, PCA)的工作原理并利用OPNET仿真软件分别对DRP、PCA协议的工作原理进行了仿真。然后,分别提出了DRP和PCA协议的FPGA实现方案,并利用ModelSim工具进行了仿真。在论文的最后,提出几点ECMA-368协议的不足和课题的下一步的工作方向,并指出了要完整实现ECMA-368 MAC协议还需要研究的关键技术。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪言  8-11
  1.1 课题研究的背景及意义  8-9
  1.2 无线超宽带UWB 的概念  9
  1.3 UWB 技术的研究现状与发展  9-10
  1.4 论文结构和安排  10-11
2 UWB 系统MAC 协议研究  11-17
  2.1 ECMA-368 协议MAC 概述  11-12
  2.2 帧类型和结构  12-13
  2.3 帧的收发和确认方式  13-14
  2.4 信标机制  14-16
  2.5 本章小结  16-17
3 UWB 系统MAC 媒体访问机制研究  17-28
  3.1 UWB 系统DRP 机制原理  17-23
  3.2 UWB 系统PCA 机制原理  23-27
  3.3 本章小结  27-28
4 UWB 系统MAC 协议媒体访问机制的仿真设计  28-37
  4.1 DRP 模块仿真设计  28-34
  4.2 PCA 模块仿真设计  34-36
  4.3 本章小结  36-37
5 UWB 系统MAC 协议的FPGA 实现  37-68
  5.1 UWB MAC 总体设计  37-41
  5.2 DRP 的FPGA 实现  41-50
  5.3 PCA 的FPGA 实现  50-67
  5.4 本章小结  67-68
6 总结与展望  68-69
致谢  69-70
参考文献  70-73
附录 英文缩写词  73

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 无线电中继通信、微波通信
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