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中继子系统MAC层SOPC平台及协议软件的设计与实现

作　者: 孙啸
导　师: 田辉；王强
学　校: 北京邮电大学
专　业: 电路与系统
关键词: 中继 SOPC PowerPc VxWorks MAC协议
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 22次
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内容摘要


当前流行的移动通信技术,经过一代、二代到目前四代的几十年发展,已经充分利用了6GHz以下的低频段资源。为了满足未来移动通信的需求,缓解业务速率、容量和频谱资源之间的冲突,应该考虑使用6-15GHz的高频段资源。将高频段应用于移动通信系统有诸多优势,同时也有很多挑战。目前国家已经开始在该领域投入研发力量。本文依托于“高频段无线通信系统研发与示范”国家863重点项目,研究了中继子系统MAC层的相关内容,实现了具有高速通信接口的SOPC硬件平台,高性能实时系统软件平台,设计了一种MAC层协议,并给出了软硬件整体解决方案。具体包括以下几个方面工作：归纳、分析了中继子系统工作模式下的MAC层功能。给出了为MAC层搭建稳定且高性能的硬件平台的方法,包括平台开发的核心技术分析,硬件设备的选型方案设计,和各个系统模块的具体设计方法。提出了设计完成后的测试方案,尤其是内存测试方案。归纳、总结了VxWorks操作系统板级支持包与驱动程序的设计方法,在硬件平台的基础上移植了高效率的实时嵌入式操作系统。内容包括集成开发环境分析,BSP文件结构分析和BSP以及驱动程序代码设计。VxWorks操作系统的成功移植对MAC层软件的编写和测试非常重要,也是系统稳定运行的重要因素之一。设计、实现了支持中继功能的MAC层协议,具有中继模式与直传模式智能切换、自适应业务源数据流的速率变化等特点。设计以扁平化、模块化、并行化为原则,划分了大的功能模块,提供ARQ重传机制,定义了数据流的方向,数据包的格式,此外还需要设计与物理层的接口格式。MAC层协议在VxWorks操作系统中的C语言实现也足重要内容之一。本文所做的工作包含了中继子系统MAC层从SOPC硬件设计到系统软件实现,协议的设计到开发和调试等全部过程,在项目联调中经过了实际的检验,是今后进一步研究的基础,对未来高频段无线通信系统的搭建也具有一定的参考价值。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第一章 绪论  10-17
  1.1 现代移动通信技术的发展  10-11
  1.2 未来移动通信系统中高频段的应用  11-12
  1.3 高频段无线通信系统及其中继传输子系统概述  12-16
    1.3.1 高频段无线通信系统  12-13
    1.3.2 中继传输子系统  13-15
    1.3.3 中继子系统MAC层概述  15-16
  1.4 论文主要工作和结构安排  16-17
第二章 中继子系统MAC层SOPC平台设计  17-32
  2.1 SOPC平台开发关键技术分析  17-18
    2.1.1 SOPC技术分析  17
    2.1.2 IP核技术分析  17-18
  2.2 中继子系统SOPC平台选型方案设计  18-22
    2.2.1 SOPC设计软件分析  18-20
    2.2.2 FPGA芯片选型分析  20
    2.2.3 嵌入式处理器模块分析  20-22
  2.3 MAC层SOPC平台设计  22-28
    2.3.1 板级功能分析  23
    2.3.2 系统模块设计  23-28
  2.4 板级程序验证方案设计  28-31
    2.4.1 存储设备可能存在的问题  28-29
    2.4.2 内存测试策略  29
    2.4.3 SOPC系统内存测试  29-31
  2.5 本章小结  31-32
第三章 SOPC平台系统软件设计  32-47
  3.1 嵌入式系统及其分类  32-33
    3.1.1 嵌入式系统概述  32
    3.1.2 实时嵌入式系统  32-33
  3.2 中继子系统平台软件的选择  33-34
  3.3 中继子系统平台软件分析  34-36
    3.3.1 WorkBench集成开发环境  34-35
    3.3.2 VxWorks BSP分析  35-36
  3.4 BSP和驱动程序设计  36-46
    3.4.1 系统文件结构分析  37-39
    3.4.2 BSP和驱动程序的配置与编写  39-46
  3.5 本章小结  46-47
第四章 中继子系统MAC协议开发  47-76
  4.1 MAC层功能概述  47-48
  4.2 MAC层协议设计  48-57
    4.2.1 MAC层信道映射  48-50
    4.2.2 协议子层划分方案  50-52
    4.2.3 子层间数据流程设计  52-54
    4.2.4 MAC数据包结构设计  54-57
  4.3 MAC协议编程实现  57-74
    4.3.1 VxWorks编程环境分析  57-60
    4.3.2 程序模块划分方案设计  60
    4.3.3 核心功能模块设计  60-69
    4.3.4 ARQ重传机制设计  69-73
    4.3.5 MAC-PHY接口IP核设计  73-74
  4.4 MAC板运行实物图与演示界面  74-75
  4.5 本章小结  75-76
第五章 总结与展望  76-77
参考文献  77-79
致谢  79-80
作者攻读硕士学位期间发表的学术论文目录  80

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信
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