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论文题目：d s u w b 基带组帧系统的研究及电路实现 学科专业：电路与系统 研究生：王韬 指导教师：余宁梅教授 摘要 签名： 签名： 超宽带通信( u w b ) 是近年来通信领域兴起的一种新无线互连技术。在u w b 的发 展过程中，存在两种主流技术方案：基于正交频分复用( o f d m ) 技术的m b o a 和直接 序列u w b ( d s u w b ) 。 目前d s u w b 理论已经比较成熟，所以电路实现d s u w b 已经成为一种趋势。本文 是基于d s u w b 对基带组帧的电路实现进行的研究。基带组帧在通信系统中有着非常重 要的地位，它在发送端对数据进行信源编码、信道编码、交织等处理，使得在接收端可以 准确的还原数据。 本文首先对基带组帧系统的处理对象基带帧进行了详细的介绍。介绍了帧的各个部 分，以及每个部分所代表的内容。 其次，详细分析了扰码、卷积编码和交织的原理及算法，并从实时性和结构复杂度方 面对几种交织方式进行比较，确定了卷积交织方式。同时根据i e e e8 0 2 1 5 3 a 协议，确定 了组帧系统的设计方案：扰码、( 2 , 1 ，6 ) 卷积编码和( 7 1 0 ) 卷积交织。根据这个方案， 在m a t l a b 上搭建了组帧系统和解帧系统。为了直观的显示结果，用5 1 2 5 1 2 像素的 l e n n a 图做为输入数据，经过组帧和解帧系统后，还原出来的数据和原始数据进行比较。 两者一致证明了系统算法设计正确。 接着，根据i e e e8 0 2 1 5 3 a 协议和f r e e s c a l e 的x s l l 0 系列芯片中的m c 2 7 0 1 2 3 数据手册，完成了组帧系统和x i i 接口的电路设计。设计使用v e r i l o gh d l 描述语言， q u a r t u si i5 0 仿真、综合工具。文中对整个系统及几个主要子模块的工作原理作了介 绍，并给出了各个模块的仿真结果。文中也对同步f i f o 和异步f i f o 进行了电路设计， 电路在q u a r t u si i5 0 环境下进行综合、布局布线和后仿，并在写时钟2 0 n s ，读时钟4 0 n s 的情况下对深度为1 6 的异步f i f o 作了f p g a 验证。证明异步f i f o 设计正确。 最后，设计了系统的测试电路，在c y c l o n e1 i 可编程逻辑阵列中对整个系统进行了验 证测试。在2 0 n s 系统时钟下，输入确定的4 0 0 0 比特数据，同时把这4 0 0 0 比特数据用 m a t l a b 进行组帧，把电路运行的结果跟m a t l a b 的结果进行比较。两种方法的结果一 致，表明设计的电路正确。 西安理工大学硕士学位论文 关键字：基带组帧：扰码；卷积编码；卷积交织；f i f o a b s t r a c t 1 1 t i e ：t h er e s e a r c ha n dc l r c u i td e s i g no fs y s t e m c o n s t r u c t l n gf r a m ei nb a s e b a n do fd s - u w b m a j o r ：c i r c u i ta n ds y s t e m n a m e ：t a ow a n g s i g n a t u 嗽：! 竺! 翌 s u p e r v i s o r ：p r o f n i n g m e iy us i g n a t u r e ： a b s t r a c t u w bi san e ww i r e l e s sc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g yi nr e c e n t y e a r s d u r i n gt h e d e v e l o p m e n to fu w b t h e r ea r em a i n l yt w og r o u p sm b o aw i t ht h ek e yt e c h o n o l o g yo f d m a n dd s u w b c o m p e t i n gf o rt h es t a n d a r d c i r c u i tr e a l i z a t i o ni sp o s s i b l ea st h et h e o r yo fd s - u w bi sm a t u r e t h cr e a s e r c hi nt h i s p a p e ri so nc i r u i td e s i g no fs y s t e mc o n s t r u c t i n gf r a m ei nb a s e b a n do fd s - u w b t l l i ss y s t e m t a k e sav e r yi m p o r t a n tp o s i t i o ni nc o m m u n i c a t i o ns y s t e m 1 1 l es y s t e mm a i n l yi n c l u d i n gt h r e e m o d u l e ss o u r c ee n c o d e , c h a n n e le n c o d ea n di n t e r l e a v e rc a nb eu s e dt oe n s u f ct h ed a t ac o r r e c t l y r e c o v e r e di nd e s t i n a t i o n a tf i r s t , t h i sp a p e ri n f f o d u c e st h ef r a m eo fb a s e b a n di nd e t a i l 1 n h ei n t r o d u c t i o nc o n t a i n s t h es t r u c t u r eo ft h ef r a m ea n dw h a te a c hp a r tm e a n s s e c o n d l y , a n a l y z e st h ea r i t h m e t i co ft h e s et h r e em o d u l e ss c r a m b l e r 、c o n v o l u t i o ne n c o d e a n di n t e r l e a v e rd e t a i l e d l y b e s i d e s ，t h i sp a p e rc o m p a r e sc o n v o l u t i o ni n t e r l e a v e rw i t ho t h e rt w o i n t e r l e a v e rw a y si na s p e c to fr e a lt i m ea n dt h ec o m p l e x i t yo ft h ec i r c u i ts t r u c t u r e ，a n dc h o o s e s t h ec o n v o l u t i o ni n t e r l e a v e ri nt h ee n d a c c o r d i n gt ot h ep r o t o c o li e e e8 0 2 1 5 3 a 。t h i sp a p e r c o n f i r m st h ed e s i g ns c h e m eo fs y s t e mc o n s t r u c t i n gf r a m ei nb a s e - b a n ds c r a m b l e r , c o n v o l u t i o n e n c o d ew i t hp a r a m e t e r ( 2 ，1 ，6 ) a n dc o n v o l u t i o ni n t e r l e a v e rw i t hp a r a m e t e r7 x 1 0 t 1 l ep l a t f o r m o fs y s t e mc o n s t r u c t i n gf r a m ei nb a s e b a n di sc o n s t r u c t e di nm a t i a bi nt h i sp a p e r , a n da l s ot h e p l a t f o r mo ft h es y s t e mr e v i v i f i c a t i o nt h eb a s e b a n df r a m ef o rt e s t n ed a t af r o m5 1 2 x 5 1 2 p i c t u r el e n n ai sa st h es y s t e m si n p u td a t as ot h er e s u l tc a l lb es h o w nd i r e c t l y 1 1 l ed a t ag o e s t h r o u g ht h es y s t e mc o n s t r u c t i n gf r a m ei nb a s e b a n da n dt h es y s t e mr e v i v i f i c a t i o nt h eb a s e b a n d f r a m e ，a n dt h ed a t ag o ti nd e s t i n a t i o na r ea ss a n l ea st h es o u r c ed a t a s ot h es y s t e m sf u n c t i o n d e s i g ni sc o r r e c t t h i r d l y , a c c o r d i n gt ot h ep r o t o c o li e e e8 0 2 1 5 3 aa n dd a t as h e e to fm c 2 7 0 1 2 3i nx s l l 0 3 西安理工大学硕士学位论文 c h i ps e r i e sf r o mf r e e s c a l e ，t h i sp a p e rd e s i g n st h ec o n s t r u c t i n gf r a m ei nb a s e b a n ds y s t e ma n d x i ii n t e r f a c eb e t w e e nm c 2 7 0 1 2 3a n dm c 2 7 0 1 4 3 t h es y s t e m sc i r c u i ti sd e s c r i b e di nv e r i l o g h d ls y m h s i s e da n ds i m u l a t e db yq u a r t u si i5 0 t h e r ea l ei n t r o d u c t i o n sa b o u tt h e s y s t e m sa n ds u b m o d u l e s w o r k i n gp r i n c i p l ei nt h i sp a p e r i nt h i sp a p e r , t h es i m u l a t i o nr e s u l to f e a c hm o d u l ei sg i v e n b e s i d e s ，t h i sp a p e rh a sr e s e a r c ho ns y n c h r o n o u sh f oa n da s y n c h r o n o u s f i f o t h ea s y n c h r o n o u sh f ow i t hd e p t h1 6w o r d si sv a l i d a t e do nf p g a , a tt h es i t u a t i o no f t h ep e r i o do fw r i t i n gc l o c k2 0 n sa n dt h ep e r i o do fr e a d i n gc l o c k4 0 n s t h er e s u l ti sg i v e ni n p i c t u r ei nt h i sp a p e r a tl a s t t h i sp a p e rc o n s t r u c t st h et e s ts y s t e mf o r t h ew h o l es y s t e ma n dv a l i d a t e si to i lf p g a i ns e r i e so fc y c l o n eb t h et e s ts y s t e mw h o s ei n p u ti s4 0 0 0b i t sf i x e dd a t aw o r k si nt h ec l o c k w i t ht h ep e r i o do f2 0 n s s i m u r a n e o u s l y ，t h e4 0 0 0b i t sf i x e dd a t aa l ep r o c e s s e db yt h es y s t e m c o n s t r u c t i n gf r a m ei nb a s e b a n di nm a t l a b c o m p a r i n gt h eo u t p u to fc i r c u i tt e s ts y s t e mw i t h t h er e s u l ti nm a t l a bs h o w st h e ya r cs a m e s ot h es y s t e m sc i r c u i td e s i g nc a nw o r kc o r r e c t l y k e yw o r d ：c o n s t r u c t i n gf r a m e i nb a s e - b a n d ；s c r a m b l e r ；c o n v o l u t i o nc o d e ；c o n v o l u t i o n i n t e r l e a v e r ；f i f o 4 独创性声明 秉承祖国优良道德传统和学校的严谨学风郑重申明：本人所呈交的学位论文是我个 人在导师指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人的研究成果。与我一同工作的同志对本文所论述的工作和成 果的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并已致谢。 本论文及其相关资料若有不实之处，由本人承担一切相关责任 论文作者签名：互二搴l 穸年够月2 日 学位论文使用授权声明 本人曼拉在导师的指导下创作完成毕业论文。本人已通过论文的答辩，并 已经在西安理工大学申请博士硕士学位。本人作为学位论文著作权拥有者，同意授权 西安理工大学拥有学位论文的部分使用权，即：1 ) 已获学位的研究生按学校规定提交 印刷版和电子版学位论文，学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生上交的 学位论文，可以将学位论文的全都或部分内容编人有关数据库进行检索；2 ) 为教学和 科研目的，学校可以将公开的学位论文或解密后的学位论文作为资料在图书馆、资料室 等场所或在校园网上供校内师生阅读、浏览。 本人学位论文全部或部分内容的公布( 包括刊登) 授权西安理工大学研究生部办 理。 ( 保密的学位论文在解密后，适用本授权说明) 论文作者签名：埠导师签名：金邀d 7 年僻日 第一章绪论 1 绪论 1 1u w b 系统简介 u w b ( u l t r a l i d e b a n d ) 超宽带技术“m 删最早是由美国军方开发出来用于军事雷达方 面的技术。2 0 0 2 年2 月f c c 准许u w b 技术进入民用领域。超宽带作为一种新型的无线通 信技术与传统的通信方式相比有着很大的区别。 由于它不需使用载波电路，而是通过发送纳秒级脉冲传输数据，也称脉冲无线电 ( i m p u l s er a d i o ) 、时域( t i m ed o m a i n ) 或无载波( c a r r i e rf r e e ) 通信。因此该技术具有发 射和接收电路简单、功耗低、对现存通信系统影响小、传输速率高的优点，此外它还具有 多径分辨能力强、穿透力强、隐蔽性好、系统容量大、定位精度高等优势。同时随着家庭 中数字设备的不断增加，数字设备之间无线互联的要求也在不断升温。机顶盒、数字电视、 便携式数码摄像机和数码照相机、p d a ，手机和m p 3 播放器，电脑，所有这些设备都需要 高数据速度、高服务质量的高速无线连接，以实现数字娱乐应用。现有的技术包括蓝牙 ( b l u et o o t h ) 、通用红外线都不能满足现有的要求。u w b 以其对信道衰落特性不敏感、 发射信号功率谱密度低、不易被截获、复杂度不高，传输速度高等众多优点就正好可以满 足数字设备之间无线互连，构建无线个人域网( w p a n ) 的需要。 u w b 系统具有以下几个特点【4 】【5 】= 一、频谱宽。跟窄带信号比起来，u w b 信号具有极宽的频谱，一般大于0 5 g h z 。根 据香农公式分析，它具有实现远大于传统载波通信系统传输速率的潜在能力，可达到并超 过1 g b p s 。此外，u w b 技术的另一特点是空间容量大，即单位面积内通信容量可超过 1 m b p s 。 二、平均发射功率很低。这使u w b 技术在实现高传输数据率的同时也有着低功耗的 显著优点。超宽带技术在实现相同传输速率时，功率消耗仅为传统技术的1 1 0 ，但 由于功率限制，超宽带系统的可传输距离较短，一般只有l o 2 0 m 。 三、安全性好。极低的发射功率使u w b 系统能很好地与其他通信系统共存，提高了 无线频谱资源的利用率。另外，由于功率谱密度非常低，几乎被淹没在各种电磁干扰和噪 声中，检测、侦听、干扰非常困难。所以u w b 系统具有隐蔽性好、低截获率、保密性好 等非常突出的优点，能极大地满足现代通信系统对安全性的要求。 四、应用范围广。超宽带信号对多径衰落不太敏感，尤其是脉冲形式的信号，具有很 高的多径分辨率，容易实现高的处理增益，特别适用于室内无线通信系统。纳秒甚至亚纳 秒级的时域短脉冲信号具有很高的时间分辨率，从而也可以达到很高的空间分辨率，使测 距、定位和位置跟踪系统具有很高的性能。由于u w b 信号具有穿透土地、混凝土等介质 的能力，可探测地雷等地下物体、墙后方空间的内容，所以能在透视成像雷达、人体医学 成像、穿地探测雷达等方面得到应用。 总结，u w b 以其高传输速率，低发射功率和安全性好等特点成为未来无线通信的主 西安理工大学硕士学位论文 流发展技术。 1 2u w b 标准化 1 j w b 是一种短距离的无线通讯方式，在1 0 米以内的范围里以至少l o o m b p s 的速率传 输数据。这种通讯方式比较适合在家庭内部使用，市场应用前景非常广阔，因此围绕u w b 的标准之争从一开始就非常激烈。曾经有二十几个标准参与竞争，今天只剩下了两个。它 们是来自f r e e s c a l e 的d s - u w b 和由t i 倡导的m b o a ( m b o a 是多频带o f d m 联盟的缩写 ( m u l t i b a n do f d ma 1 1 i a n c e ) ) 。 两种标准研究现状州”：从技术上来讲，髓0 a 和d s - c d m a 是无法彼此妥协的，d s u w b 曾提出一个通用信令模式，希望与m b o a 兼容。但这种模式显然在技术上无法实现，所以 被船o a 、i e e e 和无线u s b 协会拒绝。船o a 在最近的一次表决中占了约1 0 的优势，但仍 然没有达到7 5 的绝对多数。 从产品上来讲，d s u w b 在开始的时候走在了前面。它的样品在2 0 0 4 年初的时候已经 在拉斯维加斯的消费电子展上展出，但看来之后的进展比较缓慢，当时存在的问题今天依 然存在，例如功耗很大、需要两根天线分别收发、在天线与接收器中间有阻挡时会出现花 屏等。而另一方的船o a 正迎头赶上，来自s t a c c a t o 公司芯片级的物理层芯片( p h y ) 在2 0 0 4 年的第一季度已经完成，八、九月份的时候，配合t i 公司可编程门阵列( f p g a ) 的媒体存 取控制器( m a c ) 已经可以工作。f p g a 还不是芯片级的产品，是在芯片生产之前用来验证和 测试逻辑功能的，完全芯片级的平台要到今年年底实现。这将是两个芯片的方案，相比较 于d s - u w b 目前的三芯片方案在成本、体积和功耗上占有较大的优势。 1 3 课题研究内容及意义 d s u w b 方案已经越来越成熟，实现d s u w b 系统有了较完善的理论基础。本课题是基 于d s u w b 方案进行的研究。图1 1 所示为d s u w b 系统的基本框图。d s u w b 系统可以分 为三层：媒体链路控制层m a c 、基带层和射频层。在发送端信息从姒c 层到基带层，再通 过射频层发送到信道；在接收端，信息先经过射频层，把射频信号转成基带信号，再传输 到基带层和m a c 层。图中扰码、卷积编码和交织三个模块属于基带层处理，星座映射、脉 冲成形和带通滤波属于射频层处理。根据i e e e8 0 2 1 5 3 a 协议可知，d s u w b 帧包含几个 部分，不同的部分在基带系统需经过不同的处理，组装成p 1 1 帧传输到射频层。基带组帧 系统在整个超宽带无线通信系统中占有非常重要的地位。基带组帧系统的作用是在基带层 对发送端的数据的不同部分做不同的处理，使得接收端可以更准确的还原出原始数据。这 些处理包括：信源编码，信道编码和交织。发送端的数据如果不经过基带组帧处理，因为 信道中的噪声影响，在接收端将很难接收到正确的数据。 2 第一章绪论 i 垫堡h 堂塑竺里 - ( 二至豆 - ( 薹堕垂亟丑( 亘噩互亟习囹 土 一噪声q o 了 图1 - 1d s - u w b 系统框图 f i g u r e1 - id s - u w bs y s t e mf r a n m 本文的研究内容为：首先根据i e e e8 0 2 1 5 3 a ，并参照飞思卡尔x s l l 0 系列的 n c 2 7 0 1 2 3 芯片手册，确定整个系统的设计方案。确定了扰码的生成多项式，同时选择了 参数为( 2 ，1 ，6 ) 的卷积编码和( 7 l o ) 的卷积交织器。并对几种不同交织方式的交织器 进行了比较分析，验证了卷积交织的优越性。随后，用m a t l a b 搭建了组帧系统，为了对 其进行测试，同时搭建了解帧系统；最后，用v e r i l o gh d l 描述了基带组帧及x i i 接口系 统，同时也完成了扰码，交织，同步f i f o 和异步f i f o 等各个子模块的设计，并对整个系 统进行了f p g a 验证。本文给出了测试结果。 通过研究与分析，本文基于d s - u w b 的理论算法，对基带组帧系统进行了研究和电路 实现。为实现整个d s u w b 系统提供了一些基石和实践基础。同时，本系统也可以作为其 他无线通信系统的基带组帧系统设计的一个参考。 1 4 论文内容结构 第一章对u w b 系统作简单介绍，同时也对目前主要的两个标准进行了介绍，并分析了 论文的主要内容和结构安排。 第二章对组帧系统的操作对象d s - u w b 帧的各个部分进行了介绍，介绍了各个部分的 格式以及每个部分代表的意义。 第三章对组帧系统中各个模块的算法作了介绍，并介绍了组帧系统的m a t l a b 模型。 第四章对组帧及x i i 接口系统的硬件实现进行了详细的介绍，描述了系统中各个模块 的工作原理，并给出了系统的测试结果。 第五章对所做的内容进行总结，并提出一些需要改进的地方。 3 第二章d s u w b 基带帧 2d s u w b 基带帧 在第一章中，介绍了d s u 髓系统的一些基本概念并且说明了本课题的主要研究内容 是用电路实现p h y 层和m a c 层之间的接口通信以及实现基带组建帧的系统。通信系统中的 数据传输都是按帧进行的，d s u w b 系统的基带帧包括了以下几个部分：前导码p r e a m b l e ， 帧起始定界符s f d ，基带帧头p h yh e a d e r ，多媒体链路控制层帧头m a ch e a d e r ，头检测序 列h c s ，帧有效数据f r a m eb o d y ，帧检测序列f c s ，填充位s b 和帧尾部符号t s 。其中p h y h e a d e r 、m a ch e a d e r 、h c s 统称为h e a d e r 。前导码由一个基于伪随机噪声序列的多项式 生成，前导码可用于时钟捕获及数据对齐。帧头携带关于数据分组的有关信息，诸如帧长 度、帧所用速率( 或码长及f e c 速率) 、确保数据完整性的校验和接收机的地址等。数据 的传输顺序如图2 - 1 所示是从左到右。本章将详细介绍帧的各个部分的内容及其含义。 图2 - 1 基带帧结构 f i g u r e2 - 1p h y f y a m es t r u c t u r e 2 1 基带层前导码( p r e a m b l e ) s 1 帧起始标志符( s f d ) p r e a m b l e 根据持续时间的不同可以分为三种类型，这三种类型的结构是完全一样的， 都是由捕获序列和训练序列组成。三种类型分别为： 1 、n o m i n a lp r e a m b l e 适用于正常的数据速率和正常的信道 2 、l o n gp r e a m b l e适用于数据传输速率较低和比较差的信道 3 、s h o r tp r e a m b l e适用于数据传输速率高和信道条件好的信道 表2 - 1 列举了p r e a m b l e 类型f 当p r e a m b l et y p ed e s c r i p t o r 用一个字节表示的时候，其余的六 位全为0 1 。 表2 - 1 前导码类型描述符 t a b l e2 - 1p m a m b l et y p ed e s c r i p t o r p r e a m b l et y p eb l b 0 m e d i u m ( d e f a u l o 0 0 s h o r t1 0 l o n g 1 1 5 西安理工大学硕士学位论文 2 1 1 捕获序列 p r e a m b l e 由捕获序列开始，捕获序列用于接收机用的设置增益和完成时钟同步。紧 接着捕获序列的数据是训练序列，用来微调接收设备。发射装置用p a c 码调制随机比特序 列来产生捕获序列。这里共有六种微网捕获码( p a c ) 码字，如表2 2 所示。每个微微网 独特地使用六种码字之中的一种，码字的挑选由微网协调者p n c 决定，p n c 选择一个目 前处于空闲的p a c 码。在前导码捕获的过程中，p a c 码的使用给交迭微微网提供了一个信 道分离度，这主要得益于p a c 码的良好的互相关特性。p a c 码的使用确保了通信只在发送 设备跟指定微微网之间进行。 表2 - 2 微网捕获码 t a b l e2 - 2p a cc o d e w o 】f d s c o d es e t l = 2 4c o d e sl = 1 2c o d e s n u m b e r - 1 ，0 ，1 ，- l ，- l ，- l ，1 ，1 ，o ，1 ，1 ，1 ，1 ，- l ，1 ，- l ，l ，l ，1 ，- l ，1 ，- 1 ， 1 0 ，1 ，- 1 ，一1 ，1 ，1 ，1 , - 1 ，1 ，1 ，- 1 ，1 - 1 ，1 1 ，1 ，- 1 ，- 1 ，1 ，一1 ，1 ，- 1 ，1 ，- l ，- 1 ，l ，一1 ，1 ，1 ，1 ，- l ，1 ，1 ，o ，一l ， 2 - 1 ，1 ，一1 ，1 ，l ，一l ，1 ，- 1 ，1 ，1 ，1 ，0 0 ，1 ，1 4 ，1 ，一1 ，一1 ，1 ，一1 ，一1 ，1 ，1 ，0 - 1 ，o ，1 ，1 ，1 ，1 ，l ，- l ，1 ，1 ，1 ，一1 ， 3 0 ，- 1 ，1 ，- 1 ，- 1 ，1 , - 1 ，- 1 ，1 ，1 ，1 ，1 一1 1 o ，一1 ，一1 ，1 ，- 1 ，- 1 ，一1 ，1 ，1 ，0 ，- 1 ，1 ，1 ，1 ，1 ，一1 ，- 1 ，1 ，1 ，- 1 ，1 ， 4 1 ，1 ，1 ，l ，1 ，1 ，一1 ，1 ，1 , - 1 ，1 ，0 一1 ，1 ，- 1 - 1 ，1 ，- 1 ，1 ，l ，- 1 ，1 ，0 ，1 ，1 ，1 ，- 1 ，- 1 ，1 ，1 ，1 ，1 ，1 ，1 ，- l ，- l ，- 1 ， 5 1 , - i , - l ，1 ，1 ，1 ，- l ，1 ，1 , - 1 ，1 ，0 o 一1 0 ，1 ，- 1 ，0 ，l ，- 1 ，, - 1 ，1 ，一1 ，一1 ，1 ，1 ，1 ，1 ，- 1 ，- l ，1 ，- 1 ，1 ，- 1 ，1 ，1 ， 6 o ，1 ，1 ，一1 ，1 ，1 ，1 , - - 1 ，1 ，1 ，一1 ，1 1 ，1 2 1 2 训练序列 为了估计信道参数以及完成接收机启动时的初始化，需要发送一个接收机已知的信号 序列即训练序列。接收机将接收信号与相应的作为参考的已知序列进行比较。训练序列用 于均衡器的粗调、识别和接收机的同步。为了有效的完成传输包的随机化，用于调制微网 捕获码的训练序列各不相同。发射机使用p n 序列生成器生成的训练序列，3 2 个基本符号 是：0 1 2 3 4 5 8 7 8 9 a b c d e f g h i j k l m n o p q i r s t u v w x y z ，每b i t 的持续时间对于低带和高带都是 2 4 f c h i p s 。训练序列的长度取决于p r e a m b l e 的长度。 2 1 3 帧起始标志符( s f d ) s f d 是帧的起始标志符。表示s f d 后面的数据是p h yh e a d e r 。其格式为1 6 比特的二 6 第二章d s - u w b 基带帧 进制形式，如：0 0 0 01 1 0 01 0 1 11 1 0 1 ，并用己选的b p s k 码对这些比特进行调制。它紧跟 在p r e a m b l e 后面传送。 2 2 帧头( h e a d e r ) h e a d e 包含三个部分：p h yh e a d e r , m a ch e a d e r 和h c s 。 2 2 1 基带帧头( p h yh e a d e r ) p h yh e a d e r 包含了信道编码、数据调制的一些信息。共有2 4 个比特，如表2 3 所示： 表2 - 3 基带帧头 t a b l e 2 - 3p h yh e a d e r b i t s c o n t e n t d e s c r i p t i o n ( l e f t m o s tb i t 西m s ba n d 缸s e n t f i r s o l s b ：m s b b 0 - b l s e e di d e n t i f i e r2b i tf i e l dt h a ts e l e c t st h es e e df o rt h ed a t a s c r a m b l e r , d e f i n e di nt a b l ex b 2 b 4 f e c t y p e 3b i tf i e l dt h a ti n d i c a t e st h ef b ct y p e 0 0 0 = n o f e c 0 0 1 = k = 6 ，r a t e1 2c o n v o l u t i o n a lc o d e 0 1 0 = k = 6 r a t e3 4c o n v o l u t i o n a lc o d e 0 1 1 = 1 【= 4 f a t e1 2c o n v o l u t i o n a lc o d e 1 0 0 = k = 4 r a t e3 4c o n v o l u t i o n a lc o d e 1 0 1 = r e s e r v e df o rf i i n i f eu s e 1 1 0 = r e s e r v e df o rf o “i mu s e 1 1 1 = r e s e r v e df o rf u t u r eu s e b 5i n t e r l e a v e r rt y p e1b i tf i e l dt h a ti n d i c a t e st h ei n t e r l e a v e r rt y p e 0 = c o n v o l u t i o n a lb i ti n t e r l e a v e r r 1 = r e s e r v e df o rf o t i l r eu s e 1 3 6 - b 8 p a y l o a dc o d el e n g t h 3b i tf i e l dt h a ti n d i c a t e st h es p r e a d i n gc o d el e n g t h 0 0 0 = c o d e l e n g t h 2 4 0 0 1 = c o d e l e n g t h1 2 0 1 0 = c o d e l e n g t h 6 0 1 1 = c o d e l e n g t h 4 1 0 0 = c o d e l e n g t h 3 1 0 1 = c o d e l e n g t h 2 1 1 0 = c o d e l e n g t h l 1 1 1 = r e s c r v e df o rf o t u r eu s e 7 西安理工大学硕士学位论文 续表2 - 3 基带帧头 t a b l e 2 - 3p h yh e a d e r b 9 - b 1 0m o d u l a t i o nt y p e2b i tf i e l dt h a ti n d i c a t e st h em o d u l a t i o nt y p e 0 0 = b p s k 0 1 = 4 - b o kn a t u r a lc o d i n g 1 0 = 4 - b o k g r a yc o d i n g 1 1 = r e s e r v e df o rf o t u r eu s e b l l - b 2 3f r a m eb o d yl e n g t ha1 3b i tf i c l dt h a tc o n t a i n st h el e n g t ho ft h ef r a m e b o d y ，i n c l u d i n gf c s ，i no c t e t s ，m s bi sb l l ，l s bi s b 2 3 ，e g 4o c t e t so f d a t a ，i se n c o d e da s 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 az e r ol e n g t hf r a m eb o d yi s e n c o d e da s0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 n o t et h a tt h e r ei sn o f c sf o raz c r ol e n g t hf r a m eb o d y 2 2 2 媒体链路控制层帧头( m a ch e a d e r ) m a ch e a d e r 包含了六部分信息，共有8 0 比特信息( 1 0 个字节) ，如表2 - 4 所示。 接下来具体介绍各个部分所包含的内容。 表2 4m a c 帧头 f i g u r e 2 - 4m a ch e a d e r a f r a m ec o n t r o l 帧控制部分的格式如表2 5 所示。 表2 - 5 帧控制格式 f i g u r e 2 - 5f r a m ec o n t r o l sf o r m a t 8 0 - b 2b 3 一b 5b 6b 7 一b 8b 9b 1 0b ”- b 1 5 p r o t o c o lf r a m es e ca c k r e t r y m o r er e s e r v e d v e r s i 。n t y p ep o i i c y d a t a ( 1 ) p r o t o c o iv e r s i o f f p r o t o c o iv e r $ i o n 用来表明系统所采用的通信标准，标准8 0 2 1 5 3 用3 b 0 0 0 来表示， 其它值日前还未使用。当新的标准版本跟先前的老标准基本不能兼容的时候，也就促使了 新标准的诞生。当接收设备接收到的帧所采用的标准版本超出了设备所能支持的范围，接 收设备将自动放弃这个帧。 ( 2 ) f r a m et y p e 8 第二章d s u w b 基带帧 按帧的作用来划分，帧可以分为以下几种类型： 3 b 0 0 0 ：信标帧 3 b 0 0 1 ：快速应答帧 3 b 0 1 0 ：延迟应答帧 3 b 0 1 1 ：命令帧 3 b 1 0 0 ：数据帧 3 b 1 0 1 3 b 1 1 1 ：( 目前保留) ( 3 ) s e c 当帧为加密帧时，该位置1 ；否则置o o ( 4 ) a c kp o l i c y 应答方针用来表示寻址容器的应答方式。 ( 5 ) r e t r y 当系统把先前的数据或命令帧重传时，r e t r y 位置为1 ；其他情况则为0 。 ( 6 ) m o r e d a t a m o r ed a t a 位在以下三种情况时须置为0 ，其他情况全部置为1 。 1 ) 设备不使用信道安置时间外的其他信道时间； 2 ) 属于延长信标的最后帧； 3 ) 不属于延长信标的信标帧。 b p i c o n e ti d ( p n i d ) p n i d 是指微微网的身份号。m a ch e a d e r 中的p n i d 值应该置成当前微微网的身份 号。接收方可以根据p n i d 的值来鉴别接收的帧是否由微微网网内设备发送。 c s r c i da n dd e s t i d s r c i d 指信源端的设备身份号，d e s t i d 指终端的设备身份号。 d f r a g m e n t a t i o nc o n t r o l f r a g m e n t a t i o nc o n t r o l 用来帮助分裂和重新组装媒体链路层的服务数据单元或命令 帧。格式如表2 - 6 所示。 表2 - 6 分裂控制区格式 m s d un u m b e r ：媒体链路层服务数据单元或命令帧的数据个数 f r a g m e n tn u m b e r ：当前片段在当前m s d u 中的顺序；在非片段帧中，这部分的值全部置0 。 l a s tf r a g m e n tn u m b e r ：表示当前的m s d u 中的片段总数。其值等于片段总数减1 。m s d u 中所有的片段的l a s tf r a g m e n tn u m b e r 的值是相同的。当m s d u 中无片段时，全部置0 。 e s t r e a mi n d e x 9 西安理工大学硕士学位论文 s t r e a mi n d e x 的取值情况： 0 x 0 0 ：异步数据； 0 x f d ：管理信道安置时间的通信； 0 x f e ：其他情况。 2 2 3 头检测序列( h e a d e rc h e c ks e q u e n c e ) 头检测序列是紧跟在m a c 帧头后面传输的1 6 位c r c 码，这1 6 位数据的取值是采取特 定的生成多项式对基带帧头和多媒体链路控制层( m a c ) 帧头计算得到的。 c r c 多项式：工坫+ x 1 2 + 工5 + 1( 2 1 ) 2 3 帧体、帧检测序列、填充位和尾部符号 2 3 1 帧体( f r a m eb o d y ) f r a m eb o d y 是指微微网内设备之间互相通信的有效信息，也就是一个帧的主体部分。 它的信息长度是不固定的。 2 3 2 帧检测序列( f c s ) 帧检测序列f c s 紧跟在帧体f r a m eb o d y 后面传输的3 2 位c r c 码，其值是对整个帧 体进行c r c 计算得到的。当帧体长度为0 时( 快速应答帧) ，不传输f c s 。 c r c 多项式如公式2 2 所示： x 3 2 + 工2 6 + 工+ x 2 2 + 工1 6 + x 1 2 + z 1 1 + z l o + x 8 + x 7 + 工54 - 3 1 ：4 + x 2 + z +