基于802.16e协议MAC模块的研究与设计

论文摘要

IEEE 802.16系列标准又称为WirelessMAN空中接口标准,是由WiMAX论坛主推的宽带无线接入标准,主要应用于无线城域网(WMAN,Wireless MetropolitanArea Network)范围。本论文研究了WiMAX当前最具有发展前景的802.16e协议,并在此基础上设计出了一个高效的媒体接入控制层(MAC,Medium AccessControl)软件控制平台。WiMAX作为3G诞生之后新兴的宽带无线技术,拥有高达75M带宽和全IP的网络架构,可以简单高效的与现有Internet网络进行无缝结合,在下一代无线网络传输技术中有着非常强劲的竞争力。无线网络传输与有线网络比较起来,具有误码率高、信道可靠性差和传输环境变化快等不利因素,如何快速有效的解决这些传输难题,是保证和提高无线网络传输质量的关键。在802.16系列协议中,MAC作为唯一与物理层传输技术紧密结合的软件控制平台,对保证无线网络传输信道的稳定和效率,起着决定性的作用。在充分研究协议的基础上,论文在创新方面,归纳如下:1.给出了802.16e协议的入网控制算法解决方案。论文对算法的难点进行了分析,并结合实际硬件环境设计出了有效的实现方法。在使用很少内存的情况下,可以支持多达512个用户稳定入网运行;2.在充分研究了现有的切换技术基础上,开发出了高性能的移动切换算法。论文设计的切换算法完全达到WiMAX系统设计要求,支持在快速移动情况下切换的可靠性和稳定性,很好的解决了传统切换算法中存在的用户掉话问题;3.完成的MAC平台具有高可移植性、高性能、运行稳定等等优点,可以支持linux和vxWorks等多种操作系统,这些成果现在已经应用到中科院计算所研制开发的宽带移动通信基站和终端原型系统上。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 802.16e技术简介
• 1.1.1 协议介绍
• 1.1.2 协议栈分析
• 1.1.3 802.16e网络拓扑结构
• 1.1.4 802.16e网络应用
• 1.1.5 802.16e技术国内外发展现状
• 1.2 802.16e关键技术
• 1.2.1 正交频分复用技术
• 1.2.2 物理层混合重传HARQ
• 1.2.3 自适应调制编码
• 1.2.4 多发多收MIMO
• 1.2.5 服务质量机制
• 1.2.6 睡眠模式
• 1.2.7 切换技术
• 1.3 本人完成工作
• 1.4 论文的组织结构
• 第二章 MAC模块软件架构研究
• 2.1 802.16e协议MAC层分析
• 2.1.1 MAC功能分类
• 2.1.2 MAC特性
• 2.1.3 MAC帧结构
• 2.1.4 MAC协议数据单元
• 2.2 MAC模块架构
• 2.2.1 MAC模块适用的网络架构
• 2.2.2 MAC模块系统
• 2.3 MAC模块功能分类
• 2.3.1 控制平面
• 2.3.2 数据平面
• 第三章 入网控制算法研究
• 3.1 802.16e入网协议分析
• 3.1.1 入网过程
• 3.1.2 入网消息分析
• 3.2 入网技术难点
• 3.3 入网控制算法设计
• 第四章 移动切换算法研究
• 4.1 切换技术简介
• 4.1.1 切换控制方式
• 4.1.2 切换类型
• 4.1.3 现有无线网络切换技术
• 4.2 802.16e切换过程分析
• 4.2.1 小区选择
• 4.2.2 切换请求
• 4.2.3 切换执行和取消
• 4.3 切换算法设计
• 4.3.1 扫描触发
• 4.3.2 切换决策
• 4.3.3 切换目标选择
• 4.3.4 性能分析
• 第五章 系统测试
• 5.1 PicoChip嵌入式开发环境介绍
• 5.1.1 PcioChip硬件环境组成介绍
• 5.1.2 DVK-102特性
• 5.1.3 PC102高性能通信处理器阵列
• 5.2 系统性能测试
• 5.2.1 测试硬件配置参数
• 5.2.2 MAC测试功能
• 5.2.3 测试实施方案与结果分析
• 5.2.4 测试结果分析
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间的研究成果