超宽带通信MAC层的分析以及FPGA实现

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超宽带(UWB)技术在无线通信领域中有着巨大的应用潜力。IEEE802.15.3协议是UWB(Ultra-wideBand)系统MAC层的最佳侯选技术已无庸置疑。本文内容主要分两个部分,前半部分是理论研究,后半部分是工程实现。 前半部分包括第一、二、三、四章。在第一章阐述了课题研究的来源、目的、意义以及国内外研究的现状后,第二章着重研究了IEEE802.15.3标准的MAC层,分析了协议机制。第三章在协议分析的基础上提出了一种较为完善的提高传输性能的帧头压缩方法,并对其进行了仿真比较。第四章是理论与实践的桥梁,在前期的研究基础上,构建了一种基于IEEE802.15.3的两台设备间的高速传输的最精简UWB系统的MAC层。此系统可以完成五大功能,包括匹克网建立、DEV接入、数据传输、DEV离开、匹克网关闭。 后半部分即第五章。针对第四章设计的精简系统,本文着手实现,首先定下了整个系统的整体设计思路,分4大模块实现,并将阐述了各模块实现的功能和编程思路。然后介绍了实现这一系统所要用到的FPGA工具,并详细讲述了设计流程。最后具体实现了PNC的收模块和发模块中各子模块的的VerilogHDL编码设计,使用DEA开发工具XilinxISE和ModelSim进行了综合、仿真、布线和时序分析。 本文的主要创新之处有三:一是提出了一种根据802.15.3协议设计的帧头压缩的方法,并按协议规定的无ACK和有ACK两种状况,分别做了具体设计,并在Matlab上仿真比较了采用前后的传输效率。二是构建了两台设备(DEV,device)间的高速传输结构的最精简的UWB系统。三是在设计的精简系统的基础上,设计了PNC和DEV的收发模块,并具体实现了PNC的收模块和发模块的VerilogHDL编码设计、综合、仿真、布线和时序分析。
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