超寬帶小區(qū)域無線通信媒體接入控制協(xié)議設計和優(yōu)化研究.pdf

1、超寬帶(UWB，Ultra Wide Band)技術(shù)在與傳統(tǒng)窄帶通信系統(tǒng)共存的情況下能夠提供低功耗、高速率的數(shù)據(jù)傳輸服務，已逐漸成為無線通信領域研究、開發(fā)的一個熱點，并被視為下一代無線通信的關鍵技術(shù)之一?，F(xiàn)在絕大多數(shù)的超寬帶無線通信的研究集中于物理層，對于MAC(MAC，Media Access Control)層的研究相比之下還不夠深入。如何針對超寬帶物理層的特性，設計相應的MAC層協(xié)議，對超寬帶無線通信系統(tǒng)的性能提高具有十分重要的意

2、義。 本文研究的內(nèi)容為超寬帶小區(qū)域無線通信媒體接入控制協(xié)議設計和優(yōu)化研究，主要通過分析兩大類UWB物理層方案在特定場景中的特性，有針對性地設計適合MAC協(xié)議，以提高網(wǎng)絡吞吐率、時延等性能。最后，探討了UWB系統(tǒng)MAC協(xié)議的FPGA實現(xiàn)方案。 本文共分為六章，主要針對本文研究的不同側(cè)面進行分析： 第一章是緒論。首先介紹了無線網(wǎng)絡的發(fā)展概況及其分類，然后簡要介紹了無線個域網(wǎng)(WPAN，Wireless Persona

3、l Area Network)的幾種主要技術(shù)，進而介紹了本文重點研究的UWB技術(shù)的背景與發(fā)展。最后簡述了論文的安排。 第二章從UWB技術(shù)的標準化現(xiàn)狀出發(fā)，介紹了現(xiàn)有的物理層和媒體接入控制層方案。其中物理層重點介紹了UWB技術(shù)兩大類方案(基于脈沖的方案和基于多帶OFDM的方案)各自的特性和優(yōu)勢，媒體接入控制層主要介紹了目前可能被成為uWB媒體接入控制標準的IEEE802．15．3標準和ECMA標準。 第三章主要研究了一種適

4、合基于脈沖的UWB通信系統(tǒng)的WPAN的MAC層優(yōu)化算法。首先建立了一個基于脈沖的UWB通信系統(tǒng)的多用戶干擾模型，然后提出了在干擾限制下的基于“專屬區(qū)域”的并發(fā)通信的MAC算法。相比傳統(tǒng)的競爭接入算法(如CSMA)，該算法在同一時隙允許更多的鏈路并發(fā)通信，提高了網(wǎng)絡的吞吐量和時延性能。 第四章進行基于多帶OFDM技術(shù)的UWB系統(tǒng)的MAC層算法研究。首先研究了現(xiàn)有物理層和MAC層的關鍵技術(shù)，進而結(jié)合物理層信息，基于“最大比率合并”的