超宽带MAC层实现方法的研究

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1、摘要超宽带(UltraWideband，UWB)技术以高传输速率、高分辨率和低功耗等优点日益受到人们的青睐，成为无线通信领域研究的热点；围绕超宽带标准的讨论也一直在进行。在IEEE802．15．3aq-作组解散之后，Wimedia在原有的多带OFDM(MBOA)阵营的超宽带标准基础上，提出了ECMA．368／369标准。本学位论文着重研究了多带超宽带的MAC层实现方式，以ECMA一368标准中所规定的MAC层为基础，建立数学模型，并对其性能进行了分析，实现了计算机仿真系统，得到了仿真系统的性能，并提出了改进方案。本文的前两章介绍了UW

2、B技术的背景知识，以及多带超宽带MAC层所涉及到的基本机制。第三章详细研究了ECMA．368标准MAC层的细节。ECMA．368标准的MAC层是一个全分布式的结构，系统时间被划分为固定长度的超帧(Superframe)，每个设备发送自己信标(Beacon)，并通过监听其他设备发送的信标与邻居进行协调，以竞争接入或者预留接入的方式共享信道。在竞争接入方式中，该标准为了提供满足00S要求的服务，采取了区分优先级的竞争接入方式(Priofifizedcontentionagxess．PCA)方式，不同优先级的数据流在发送之前，需要等待不同的

3、时间，并且竞争到信道后可以连续传输TXOP(transmissionopportunity)的时间。第四章利用二维马尔科夫链的数学模型对ECMA．368标准中定义的竞争接入进行了性能分析，首先使用已有模型分析只有单一优先级节点存在情况下的系统吞吐量，然后，在此基础上，对两种优先级节点并存的情况进行了推导，提出了退避阻塞状态的存在，并分析了该状态的存在对系统的影响。第五章首先提出了仿真系统的实现方案，并重点介绍了搭建仿真系统时一些重要模块和关键细节的实现方法。接着通过仿真程序对ECMA．368标准的MAc层性能进行了仿真，主要研究了各种

4、情况下系统所能达到的吞吐量，然后结合仿真对第四章的数学推导进行了验证，并且指出，在不同优先级并存且系统饱和的状态下，第一优先级的数据传输所能提供的吞吐量并不理想。最后，本章提出了一种动态改变第一优先级的TXOP的方案，并对其结果进行了仿真验证，指出这种方案可以较好地保证不同优先级的吞吐量。第六章对本论文的工作进行了总结，并展望下一步的研究工作。关键字；超宽带，MAC，PCA，ECMA．368／369，吞吐量AbstractTheURra-Wideband(uwB)technologyhasreceivedsignificantinte

5、restsforfuturewirelesscommunicationsbecauseofitsadvantagessuchashigl】transimissiondatarate，highresolution,andlowpower．ThediscussionoverUWBstandardhasbeengoingon．AftertheIEEE802．15．3aworkgrouphaddisbanded，WimediaproposedtheECMA-368／369standardswhichevolvedfromUWBstandard

6、sofmulti-bandOFDMAllience(MBOA)．ThisthesisfocusesontheimplementationsoftheMAClayerofMB-UWB．BasedontheMAClayerprotocolgivenbyECMA一368／369standards．卸analyticalmodelisbuilttocomputetheperformanceofthisMAClayerprotocolandasimulationsystemisbuilttoobtainthesimulationresults．

7、Thefirsttwochapters舀veabriefintroductiontotheUWBtechnologyandsomefundmentalmechanismsinvolvedinMB-UWBMAClayer．ChapterllIcastsstudy．onthedetailsofMAClayerprotocolofECMA·368standards．ThisisadistributedMACprotocol，whichallnodessendtheirownbeaconframes．Thetransmissiontimeis

8、devidedbysuperframeswithfixedlength．Everynodeaccessthechanneleitherbycontentionmodelorb，，reservedmode．Thestand