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研究生:趙軒慶 
研究生(外文):Hsuan-Ching Chao
論文名稱:IEEE802.11b基頻傳送器與接收框架器之製作
論文名稱(外文):Implementation of Baseband Transmitter and Receiving Framer for WLAN IEEE802.11b
指導教授:林泓均
指導教授(外文):Hongchin Lin
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:電機工程學系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:100
中文關鍵詞:無線通訊巴克碼互補碼實體層基頻攪亂傳送器
外文關鍵詞:IEEE802.11bwirelessscrambleBarker codeCCKDQPSKPhysical Layerbaseband
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本篇論文是實現一個應用於IEEE802.11b之實體層的基頻傳送器和基頻接收框架器,且能相容於intersil之MAC晶片HFA3841。
基頻傳送器是由TX Timer Generator、TX Framer、TX Modulator及Register Control這四個電路所組成。首先MAC晶片HFA3841會經由Register Control電路來對基頻傳送器裡的控制暫存器作存取, 好來控制TX Timer Generator電路產生出三組運作時脈及相對應的控制訊號來控制TX Framer、TX Modulator電路運作,來產生出IEEE802.11b所製定的實體層訊框資料及其展頻處理。其中TX Framer電路是負責產生出IEEE802.11b所製定的實體層訊框資料且將其資料經由攪亂(Scramble)後輸出到TX Modulator電路,而TX Modulator電路則會依照資料傳送速率而去作相對應的直接巴克碼(Barker code)展頻或是互補碼(CCK) 展頻處理。
基頻接收框架器則是位於接收器中的後半部,功能是將”解”完巴克碼展頻或是互補碼展頻的資料,經由DQPSK解碼及解攪亂(Descramble)處理後,依照其MAC晶片的資料傳送方式將其資料傳送給MAC晶片。因IEEE802.11b所製定實體層訊框資料格式,所以基頻接收框架器可以依其接收進來的訊框資料,來產生其內部的控制訊號,使接收端的電路可以正確的運作處理所收進來的資料。
整個基頻傳送器及基頻接收框架器的設計皆經由硬體描述言語Verilog來作模擬驗証,最後再經由邏輯合成後的模擬結果比對,可知我們成功的實現了該電路。

In this thesis, the baseband transmitter and the baseband receiving framer for physical layer of IEEE802.11b were implemented. They can be also compatible with MAC Chip HFA3841 of Intersil.
The baseband transmitter is consist of four circuits, including a TX timer generator, a TX framer, a TX modulator and register control. First of all, the MAC Chip (HFA3841) accesses the controls register of baseband transmitter through register control. After that, the TX timer generator can controls the three sets of operation clocks and the related control signal to control the TX framer and the TX modulator. Then, the TX framer creates “PLCP protocol data unit” (PPUD) and the TX modulator produces direct sequence spread spectrum, which are specified by of IEEE802.11b. The TX framer outputs the profiles of scrambled PPDU to the TX modulator. After that, the TX modulator generates Barker code or CCK according to the required transmission speed.
The baseband receiving framer is a part of receiver which transfers the demodulated signals to the MAC. It uses DQPSK to solve the profiles of direct Barker spread spectrum or CCK spread spectrum. Then, it descrambles the signals and transmits to the MAC chip in accordance with the format of MAC chip. The baseband receiving framer can produce the control signals according to the received PPDU data so that the circuit of receiver can operate correctly according to the received data.
The baseband transmitter and the baseband receiver framer have be designed and verified as well as synthesized through simulation of Verilog HDL. The outputs of synthesized codes agree with the specifications, which indicates the successful circuit design.

第一章 緒論 1
1.1 歷史與研究動機 1
1.2 研究方法與流程 1
1.3 本論文內容大綱 2
第二章 IEEE802架構簡介 3
2.1 開放系統連結模式 3
2.2 IEEE802網路結構 5
2.3 IEEE802.2邏輯鏈結控制(Logical Link Control) 7
2.4 IEEE802.11無線區域網路(Wireless LAN) 9
2.5 IEEE802.11實體層展頻技術簡介 10
2.5.1 展頻系統簡介 11
2.5.2 直接序列展頻(DSSS) 11
2.5.3 跳頻展頻(FHSS) 13
2.5.4 「直接序列展頻」與「跳頻展頻」之比較 14
2.5.5 展頻技術規格 16
第三章 IEEE802.11b實體層之基頻技術介紹 17
3.1 四相位移鍵調變(QPSK)技術的演進 17
3.1.1 四相位移鍵調變(QPSK)理論說明 17
3.1.2 四相位移鍵調變(QPSK)傳送與接收技術 20
3.1.3 差分四相位移鍵(DQPSK)調變 23
3.2 載波回復迴路(Carrier Recovery Loop) 29
3.3 直接展頻技術 30
3.3.1 直接序列(DS)展頻 31
3.3.2 互補碼(CCK)展頻 35
3.4 攪拌器(Scrambler)技術 40
3.5 IEEE802.11b之向下相容性 42
第四章 IEEE802.11b實體層之基頻電路系統架構 44
4.1 基頻傳送器 44
4.1.1 實體層之訊框結構 44
4.1.2 不同資料展頻之處理流程 49
4.1.3 系統簡介及電路設計 53
4.2 基頻接收器 64
4.2.1 接收基頻電路架構及流程簡介 65
4.2.2 接收端之框架器(RX Framer) 69
第五章 電路模擬結果 73
5.1 傳送基頻電路(TX)模擬結果 73
5.2 接收端之框架器(RX Framer)電路模擬結果 89
第六章 結論 98
參考文獻 99
圖目錄
圖2-1 OSI模式七層結構 3
圖2-2 IEEE802標準網路 6
圖2-3 鏈結層與實體層之關係圖 9
圖2-4 訊號經直接序列展頻後其訊號頻譜 12
圖2-5 直接序列展頻訊號經接收後其訊號頻譜 12
圖2-6 跳頻展頻發射器示意圖 13
圖2-7 跳頻展頻圖接收器示意圖 14
圖2-8 QPSK與GFSK調變之SNR比較圖 15
圖2-9 IEEE802.11b之無線通道圖 15
圖2-10 FCC文件中三個開放的ISM頻段 16
圖3-1 載波相位為π/4,3π/4,5π/4,7π/4 之QPSK 星座圖 18
圖3-2 QPSK與BPSK功率頻譜密度 20
圖3-3 QPSK 傳送端方塊圖 21
圖3-4 QPSK調變示意圖 22
圖3-5 QPSK 接收端方塊圖 23
圖3-6 DQPSK調變架構 25
圖3-7 DQPSK相位增量表 25
圖3-8 DQPSK相位分佈圖 25
圖3-9 差分編碼之解說 26
圖3-10 DQPSK非同調解調架構 28
圖3-11 DQPSK同調解調架構 28
圖3-12 差異編(解)碼器真值表 28
圖3-13 複數乘法器之架構 30
圖3-14 直接序列展頻運作圖 32
圖3-15 DSSS-BPSK系統方塊圖(a)傳送器(b)接收器 32
圖3-16 巴克序列之自相關聯性 34
圖3-17 QPSK角度對應表 36
圖3-18 DQPSK角度對應表 36
圖3-19 CCK產生公式中每個相位出現的位置 38
圖3-20 MBOK與CCK碼空間之比較 39
圖3-21 IEEE802.11b所用的展頻技術 40
圖3-22 沒有使用「攪亂器」之調變訊號頻譜 41
圖3-23 使用「攪亂器」之調變訊號頻譜 41
圖3-24 IEEE802.11實體層之訊框 42
圖4-1 Long PLCP PPDU 47
圖4-2 Short PLCP PPDU 49
圖4-3 1Mbps、2Mbps資料傳送之處理流程 50
圖4-4 巴克序列直接展頻 51
圖4-5 5.5Mbps、11Mbps資料傳送之處理流程 52
圖4-6 5.5Mbps所使用之四組CCK碼字 53
圖4-7 IEEE802.11b傳送端之系統架構圖 54
圖4-8 MAC與基頻傳送器在做資料傳送之時序圖 55
圖4-9 MAC對TX暫存器讀取動作之時序圖 57
圖4-10 MAC對TX暫存器寫入動作之時序圖 57
圖4-11 實體層基頻傳送電路系統架構圖 58
圖4-12 State與訊框之關係 59
圖4-13 「TX Framer」電路方塊之資料處理流程 62
圖4-14 「Scrambler Processor」電路 62
圖4-15 「TX Modulator」電路方塊之資料處理流程 63
圖4-16 接收基頻電路架構 66
圖4-17 「RX Framer」電路之資料處理流程 71
圖4-18 「RX Framer」電路之對外控制電路 71
圖5-1 系統重置後MAC對TX內的控制暫存器作寫入動作 74
圖5-2 TX運作時與MAC間控制線之時序 75
圖5-3 「引導框」部分之Ch_I及Ch_Q訊號細部圖 76
圖5-4 「引導框」資料之編碼輸出模擬結果 77
圖5-5 「標頭框」資料之編碼輸出模擬結果 77
圖5-6 「標頭框」部分之Ch_I及Ch_Q訊號細部圖 78
圖5-7 「資料框」資料之處理模擬結果 79
圖5-8 「資料框」資料經CCK編碼模擬 80
圖5-9 不同展頻資料之分界點 80
圖5-10 「RX Framer」運作模擬結果 89

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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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