UWB协议:IEEE 802.15.4A‐2011学习

  • 1. PHY协议
    • 1.1 发送处理
      • 1.1.1 SHR
      • 1.1.2 PHR
      • 1.1.3 DATA
    • 1.2 接收处理
      • 待补充
  • 2. MAC协议
    • 待补充

1. PHY协议

UWB phy处理基本流程如下框图:


4Z中四种帧结构:
1)其中Fira或者CCC测距过程中使用到第一和第四种帧格式;
2)第二中在4z HRP中非强制要求,其他三种强制要求;

UWB PHY相关参数:

1.1 发送处理

1.1.1 SHR

SHR preamble位于PHR前,用于AGC设置,天线分集选择,定时采集,粗频偏和细频偏恢复,分组和帧同步,信道估计,测距前沿信号跟踪。
preamble相关设置参数:

SHR包含两部分:
1)SYNC
长度种类:31,127
值:{-1,0,1}


127:

扩频过程:

具体过程如下图所示:

相关参数
1)扩频因子L = Nc(单个符号chip个数)
2)Ci序列长度31或者127
3)符号重复Nsync = 64(default)
总长度:Nc * Nsync

Kronecker operation:

2)SFD
UWB PHY默认或者中速率下使用短sfd,低数据速率(@110kb/s)下使用长sfd。
短SFD:
(1) 8bit,[0 +1 0 –1 +1 0 0 –1],
(2) 在Si symbol上进行扩频8倍
(3) 发送顺序:左侧值先发

长SFD:
(1) 64bit,[0 +1 0 –1 +1 0 0 –1],
(2) 在Si symbol上进行扩频64倍,前32symbols 激活,后32symbols填0
(3) 发送顺序:左侧值先发
扩频过程代码如下:

Sdf = repmat(Si, SdfSymbolRepetitions, 1);
Sdf = SdfSpreadCode.*Sdf;
preamble = [Sync;Sdf];

处理流程框图:

1.1.2 PHR

PHR位于SHR preamble后,由19bit信息组成,这19bit信息是接收成功译码所必需的信息。

  1. PHR rate, length, ranging, extension, preamble duration fields
    1)PSDU (MAC)DATA RATE
    2)preamble duration
    前导持续时间字段用于测距操作,由PHY帧的接收器用于帮助确定UWB PHY在哪个前导符号处获得并开始跟踪前导。在通信一个测距ACK包时,接收器可以使用Preamble Duration字段根据接收到的值设置自己的Preamble Duration值
    3) Frame payload Length
    4)six parity check bits:SECDED Check Bits
    5)测距帧标识:1,测距帧
    6)扩展:置0

PHR组成及定义说明如下图:

2. PHR SECDED check bits
SECDED check bits包含6bit校验信息,用来对PHR传输误码进行保护。single error correct, double error detect支持单bit纠错,双bit错误检查。编码过程取决如0-12bit,具体编码公式如下:

1.1.3 DATA

数据处理过程如下:
mac接收到的待发送数据按LSB-first转换成bit流后,先进行rs编码,编码后的数据和PHR bit数据组帧后进行卷积编码和BPM-BPSK调制,完成发送处理流程:

1.2 接收处理

待补充

2. MAC协议

待补充

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