基于WirelessUSB的通信协议研究与实现

摘要

本文的研究工作主要集中在以下三个方面：1、无线通信协议的研究；2、WirelessUSB技术的研究；3、CYRF6936通信芯片物理层组成模块的研究。基于以上研究基础，本论文自顶向下地设计了WirelessUSB通信协议体系结构，并对系统进行了合理的模块划分；随后，讨论了物理层的重要组成部分；最后，以物理层作为基础，完成了介质访问控制层(MAC)的以下研发工作：1、设计了信道选择算法；2、结合载波侦听多址接入与冲突避免的信道接入方式(CSMA/CA)和二进制退避算法，设计了信道接入流程；3、设计了服务端与终端状态转换机制。由于终端使用电池供电，有能源限制，出于节约能源角度考虑，本论文为终端设计了更加节能的状态转换机制；4、设计了低速无线USB系统MAC层帧结构；5、设计了服务端和终端MAC层的工作流程；6、实现了服务端构建信标的功能、网络设备的入网和退出功能、载波侦听多址接入与冲突避免(CSMA/CA)信道接入功能和两个对等MAC实体的通信功能。实验运行表明，该系统运行可靠，其各个功能模块的工作均达到了预期效果，达到了设计的基本目标。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究的背景与意义

1.2研究的历史与现状

1.2.1蓝牙(Bluetooth)

1.2.2 IEEE802.11.x

1.2.3超宽带(UWB)和验证WirelesstUSB (Certified USB)

1.2.4 IEEE802.15.4和低速WirelessUSB

1.3论文的主要内容

1.4论文的章节安排

第二章WirelessUSB网络及通信协议体系

2.1 WirelessUSB网络

2.1.1低速WirelessUSB网络特点

2.1.2 WirelessUSB网络组成成份

2.1.3网络拓扑

2.2低速WirelessUSB系统的协议体系

2.2.1物理层(PHY)

2.2.2介质访问控制层(MAC)

2.2.3应用层(APP)

2.3本章小结

第三章物理层

3.1射频协议

3.1.1射频概述

3.1.2频段及射频信道分配

3.1.3调制方式

3.2基带协议

3.2.1调制

3.2.2帧

3.3本章小结

第四章介质访问控制层的设计

4.1跳频信道管理部分

4.2信道接入控制部分

4.2.1载波侦听多址接入与冲突避免(CSMA/CA)

4.2.2二进制指数退避算法(BEB)

4.2.3信道接入流程

4.3链路控制部分

4.3.1服务端和终端状态转换机制的设计

4.3.2信号侦测状态

4.3.3空闲状态

4.3.4睡眠状态

4.3.5重连接状态

4.3.6绑定状态

4.3.7连接状态

4.4信息组织部分

4.4.1信标帧(Beacon Frame)

4.4.2设备帧(Device Frame)

4.4.3命令帧(Command Frame)

4.5工作流程管理部分

4.6本章小结

第五章软硬件的实现

5.1开发环境

5.1.1硬件基础

5.1.2软件环境

5.1.3测试环境

5.2物理层服务实现

5.2.1物理层数据服务

5.2.2物理层管理服务

5.3数据链路层功能实现

5.3.1构建信标

5.3.2网络设备的入网和退出

5.3.3载波侦听多址接入与冲突避免(CSMA/CA)信道接入机制

5.4低速无线USB系统MAC协议功能验证与测试

5.4.1测试对象和目的

5.4.2测试方法与结果

5.5本章小结

第六章总结与展望

6.1总结

6.2展望

致谢

参考文献

作者简介(包括论文和成果清单)