uwb无线超宽带系统mac协议研究及仿真实现

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1、华中科技大学硕士学位论文UWB无线超宽带系统MAC协议研究及仿真实现姓名：马智超申请学位级别：硕士专业：电子与通信工程指导教师：吴伟民2011-05-18华中科技大学硕士学位论文摘要超宽带UWB（UltraWideband）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

2、的媒体访问控制层(MediaAccessControl，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(Distributedreservationprotoc

3、ol,DRP)和优先竞争访问协议(Prioritizedcontentionaccess,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-368MAC协议还需要研究的关键技术。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I华中科技大学硕士学位论文AbstractTheUWB(UltraWideBand)techno

4、logyusesnanosecondtopicosecondlevelnon-sinewavenarrowpulsestotransmitedatawithoutthecarrier.ThebandwidthwhichthesepulsesoccupycanreachGHzlevel,themaximumdataratecanreach100Mbit/slevel.Inhighspeedcommunicationshowever,thetransmitpowerofUWBdevicesisverysmall.SincetheUWBtechnologycanreali

5、zehighspeeddatacommunicationwithlowpowerinthesametime;itisregardedasoneofthekeytechonologiesofthenextgenerationwirelesscommunication.ECMA-368isthestandardizationofUWBtechnology.ThisprotocoldescribesthetechnicaldetailsoftheMAC(MediaAccessControl)layerwhichbasedondistributedarchitecture.

6、Asadistributedprotocol,theMACpoliciesspecifiedinECMAstandardaredesirableforhighrateandzero-infrastructurecommunicationsamongWPANdevices.ThispapermainlydiscussedtheMACprotocoloftheUWBsystem,especiallythemediaaccessmethodswhichbasedonreserveddistributedchannelaccessmechanismandbasedoncom

7、petitivepointsprioritychannelaccessmechanism.First,thispaperdiscussedthebasicworkingprinciplesoftheMAClayeroftheECMA–368protocol,includingtimemanagement,beaconmechanismanddatatransmissionmechanism,etc.Thendiscussedtheworkingprinciplesoftwodatatransmissionprotocols:DistributedReservat