臺灣博碩士論文加值系統

超寬頻(Ultrawideband，UWB)近年來已經成為無線個人網路(Wireless Personal Area Network，WPAN)的一項重要技術，主要應用於10公尺以內個人空間範圍的數位資料傳輸。超寬頻除了頻寬高，傳送速率快(最高可達500Mbps並且上看1Gbps)以外，還具有低耗電量、安全性高、低干擾、定位功能精準、低成本晶片結構等特色，十分適合WPAN應用環境的需求。
超寬頻媒介存取控制器(Media Access Controller，MAC)部分使用的是IEEE 802.15.3的標準，本篇論文以Hardwired的方式實做了802.15.3超寬頻媒介存取控制器的重要功能：等步串流產生(Isochronous stream creation)以及等步串流傳輸(Isochronous stream transfer)，內容包括MAC的架構設計並且使用Verilog語言撰寫RTL code後模擬，最終再燒錄在Xilinx現場可程式閘陣列( FPGA)上做驗證。

Ultrawideband (UWB) has recently become one of the most important technologies of Wireless Personal Area Network (WPAN), which operates within 10 meters. The main advantage of UWB is high data rate (500Mbps, even 1Gbps, can be easily achieved) in rather low complexity. Besides, UWB offers other characteristics such as, low power, high security, very low interference, and pinpoint positioning and low cost; lending itself perfectly to WPAN application scenarios.
The UWB MAC employs that from the IEEE 802.15.3 HR-WPAN Standard. This thesis introduces the IEEE 802.15.3 MAC, designs a hardwired TDMA-oriented MAC architecture and implements the chief TDMA functions- isochronous stream creation and transfer, both in RTL Verilog simulation and Xilinx FPGA verification.

摘 要 ………………………………………………………………………… 2
英文摘要………………………………………………………………………… 3
圖目錄 ………………………………………………………………………… 6
表目錄 ………………………………………………………………………… 7
第一章 簡介　…..……………………………………………………………… 8
1.1 IEEE 802.15.3　……………………………………………………… 8
1.2 IEEE 802.15.3 a-Ultrawideband，UWB　…………………………… 8
1.3 論文結構　……………..…………………………………………….. 9
第二章 相關背景　…………………………………………………………….. 11
2.1 IrDA　………………………………………………………………… 11
2.2 802.11-Wi-Fi　……………………………………………………….. 12
2.3 802.15.1-藍芽技術 (Bluetooth)　 ………………………………….. 15
2.4 802.15.4-ZigBee　……………………………………………………. 15
2.5 802.15.3 PHY　………………………………………………………. 18
2.6 MBOA PHY (Multi-Band OFDM Alliance PHY)　 ………………... 18
2.7 DS-UWB PHY (Direct Sequence UWB PHY)　 …………………… 21
第三章802.15.3 MAC ………………………………………………………… 24
3.1 Piconet　……………………………………………………………… 24
3.2 開始一個Piconet (Start a Piconet)　..……………………………….. 26
3.3 連線以及斷線 (Association and disassociation)　..………………… 26
3.4 結束一個Piconet (Ending a Piconet)　..…………………………….. 27
3.5 Piconet控制權轉移 (Handover control of Piconet)　 ……………... 27
3.6 802.15.3 Superframe　……………………………………………….. 28
3.7 頻道時間管理(Channel time management)　…..…………………… 29
3.8 DEV之間的資料傳輸(Data transfer between devices)　..………….. 30
第四章 設計與實現　……..…………………………………………………… 32
4.1 設計目標　…………………………………………………………… 33
4.2 系統架構　…………………………………………………………… 33
4.2.1 MAC Control Unit　……………………………………………. 35
4.2.2 Tx Buffer Unit　………………………………………………... 41
4.2.3 Rx Buffer Unit　………………………………………………... 42
4.2.4 Frame Generation Unit　……………………………………….. 44
4.2.5 WISHBONE　………………………………………………….. 47
4.2.6 Tx RAM　……………………………………………………… 48
4.2.7 Rx RAM　……………………………………………………… 49
4.2.8 Sys Reg　……………………………………………………….. 49
4.2.9傳送訊框　……………………………………………………... 53
4.3 RTL設計與模擬 …………………………………………………… 55
4.3.1設計方法與流程　……………………………………………... 55
4.3.2 測試模型　…………………………………………………….. 55
4.3.3 測試參數　…………………………………………………….. 56
4.3.4 測試劇本　…………………………………………………….. 57
4.3.5 測試結果　…………………………………………………….. 61
4.4 FPGA驗證　…………………………………………………………... 66
4.4.1 硬體環境　…………………………………………………….. 66
4.4.2 測試方法　…………………………………………………….. 69
4.4.3 測試程式　…………………………………………………….. 69
4.4.4 測試劇本　…………………………………………………….. 71
4.4.5 測試數據及結果　…………………………………………….. 73
第五章 結論與未來方向　…………………………………………………….. 75
文獻資料　……………………………………………………………………… 76

[1] IEEE 802.15.3 Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Spec. for High Rate Wireless Personal Area Networks (WPAN). June 12, 2003
[2] http://www.pconline.com.cn/pcedu/soft/lan/wireless/0412/524020.html

[3] http://www.eedesign.com.tw/article/document/dc1074.htm

[4] http://www.mutlibandofdm.org

[5] http://www.arconet.com.tw/taiwantelecom/meg/meg_1.asp?mgzid=8917907820051854136805389&idxid=6497
[6] http://www.uwbforum.org

[7] Spec. for the WISHBONE System-on-chip (SoC) Interconnection Architecture for Portable IP Cores. Revision B3, September 7, 2002
[8] Advanced Digital Design with the VERILOG HDL. Michael Ciletti, Aug 13, 2002