本发明专利技术提供了一种基于FPGA的流水线型多用户数据流接收装置及其使用方法，本发明专利技术主要涉及通信技术领域，尤其是无线局域网环境下多用户数据流的接收处理方案，本发明专利技术采用了一种基于FPGA的流水线型多用户数据流接收机装置，并给出采用流水线方式解决一套接收机处理多用户数据的方法，同时通过预约方式解决了一套接收机同时接收处理不同类型的802.11MAC帧，实现了利用一套接收机来接收和处理多个用户的MAC帧，解决了下一代无线局域网协议中同时接收和处理多用户数据流的问题，从而提升系统的用户容量和数据吞吐率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及通信
，尤其是无线局域网环境下多用户数据流的接收处理。
技术介绍
现如今，基于802.11协议的无线局域网已经渗透在我们生活的每个角落，在家庭、办公场所、公共场合为我们提供了无线网络连接方式。从1997年开始发展和普及的五代WLAN 标准(801.11,802.1lb,802.1 la/g ,802.11η, 802.1 lac)中，每一代都在大幅度的提升网络速率。但是在多接入点多客户端的密集调度场景下，现有的WLAN协议由于MAC效率太低不能被直接使用。下一代WLAN标准802.1lax将大幅度提升MAC层的协议效率和有效的用户数据吞吐率，为了达到这一目的，将引入新的物理层、MAC层技术，如0FDMA、uplink/downlink MU-MIMO(MultipIe user ΜΙΜΟ)、信道聚合(channel bonding)等。本专利技术将以流水线的方式对物理层在同一时间接收上来的多个用户的聚合帧进行接收和解析，解决了下一代无线局域网协议中同时接收和处理多用户数据流的问题，同时避免了采用多套接收机分别接收各用户时造成的大量硬件资源的消耗。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种基于FPGA的流水线型多用户数据流接收装置，解决下一代无线局域网协议中同时接收和处理多用户数据流的问题，从而提升系统的用户容量和数据吞吐率。本专利技术的基于FPGA的流水线型多用户数据流接收装置主要包括调度模块I和帧处理模块2。所述的调度模块I包括用户帧处理状态机模块1.1、帧处理使能控制模块1.2和预约表模块1.3。其中，用户帧处理状态机模块1.1表示在某一时刻用户正在哪个功能块处理数据;帧处理使能控制模块1.2输出各个用户对每个功能块的使能信号，当某一个流水功能块使能控制模块同时接收到了多个用户处理请求，该模块下的状态机就会根据用户ID按照从小到大的顺序轮询处理，依次输出该模块控制下流水功能块的用户使能信号;预约表模块1.3用于控制帧处理状态机的跳转顺序。所述的帧处理模块2包括流水线处理模块2.1和并行处理模块2.2。其中，流水线处理模块2.1用于帧预处理和帧头、帧尾的处理，共包含7级流水处理功能块2.1.1?2.1.7，流水处理功能块2.1.1?2.1.7的处理时间相等，均为两个时钟周期，流水处理功能块2.1.1、2.1.2、2.1.4、2.1.5处理两个周期的数据，流水处理功能块2.1.6,2.1.7处理一个周期的数据，流水处理功能块2.1.3根据具体的帧类型决定处理一个周期还是两个周期的数据;并行处理模块2.2包括数据帧帧体处理模块2.2.1、管理帧帧体处理模块2.2.2、控制帧帧体处理模块2.2.3和循环冗余校验CRC(Cyclic Redundancy Check)处理模块2.2.4，每个并行处理功能块处理的时钟周期根据帧长确定。本专利技术还提供基于FPGA的流水线型多用户数据流接收装置的使用方法，具体方法步骤如下:步骤1:调度模块I检测各个用户的缓存中是否有数据，如果多个用户有数据，那么每个用户的帧处理状态机跳转至功能块2.1.1处理状态，此时，每个用户的帧处理状态机同时向帧处理使能控制模块I.2发出请求信号，当帧处理使能控制模块1.2同时接收到多个用户请求时，会根据用户ID按照从小到大的顺序依次对功能块2.2.1发出各用户的数据接收和处理使能；如果只有一个用户有数据，则帧处理使能控制模块1.2对功能块2.1.1只发出该用户数据接收和处理使能，各用户数据进入功能块2.1.1后进行帧的预处理，即解析帧间隔符Delimiter，如果解析到Delimiter是正确的，即061;[111；^61'前1613；[1:数据的0^8校验结果与Delimiter中CRC字段中的数据相等且接收到的特征签名字段正确，则从Delimiter字段中提取表征需要接收和处理的802.11帧的帧长Length信息，设置预约表标识为有效，并跳转到步骤2，否则继续步骤I的操作；步骤2:各用户进入等待完整的一帧到来状态，并根据步骤I中得到的帧长信息，检测各自缓存的数据是否到达一帧的长度，如果缓存区已经存够一帧则跳转到步骤3，否则继续进行步骤2的操作；步骤3:如果多个用户同时缓存够完整的一帧数据，各用户的帧处理状态机跳转至功能块2.1.2处理状态，每个用户的帧处理状态机向帧处理使能控制模块1.2发出请求信号，帧处理使能控制模块1.2按照“用户先到先处理，同时到达则按照ID从小到大顺序处理”的原则对功能块2.1.2发出数据接收和处理使能，模块1.2接收第I个周期的数据后进行帧类型字段和网络配置矢量NAV(Network Allocat1n Vector)值的提取，并将第2个周期接收到的数据与接收端中本地地址寄存器的前32bit数据相比较，如果接收数据与本地地址前32bit不匹配，设置预约表标识为无效，处理完成后跳转到步骤4;步骤4:各用户的帧处理状态机跳转至预约表模块1.3处理状态，每个用户的帧处理状态机向帧处理使能控制模块1.2发出请求信号，帧处理使能控制模块将按照“用户先到先处理，同时到达则按照ID从小到大顺序处理”的原则对模块1.3发出数据接收和处理使能，各用户依次进入模块1.3，模块1.3中包含对应于每个用户的预约表，该表中记录着每种802.11帧要进入哪些处理功能块接收处理数据以及在这些功能块中接收和处理数据的时间，各用户根据步骤I解析出的帧长度和步骤3解析出的帧类型信息，以查找表的方式对每个用户的模块处理状态寄存器SI以及接收处理时间寄存器S2进行配置，其中，模块处理状态寄存器SI共8位，每一位分别对应功能块2.1.3?2.1.7和功能块2.2.1?2.2.3，当SI某一位为I时表示需要进入该位对应的功能块处理数据，为O时表示跳过该位对应的功能块，接收处理时间寄存器S2保存着功能块2.1.3、功能块2.2.1、功能块2.2.2和功能块2.2.3中接收数据的时钟周期和处理数据的时钟周期信息；步骤5:各用户的帧处理状态机根据寄存器SI的值跳转至功能块2.1.3处理状态，每个用户的帧处理状态机向帧处理使能控制模块1.2发出请求信号，帧处理使能控制模块将按照“用户先到先处理，同时到达则按照ID从小到大顺序处理”的原则依次处理各个用户的数据，由于功能块2.1.3的接收数据使能周期数不确定，各用户需要根据各自对应预约表中接收处理时间寄存器S2中的信息，依次输出功能块2.1.3的接收数据使能和处理数据使能信号，功能块2.1.3在接收到第I个周期的数据后，对接收的前16bit与接收端中本地地址寄存器的后16bit数据进行比较，如果两者不相等则设置预约表模块1.3标识为无效，如果接收数据使能信号维持2个周期数，那么缓存接收的后48bit数据，并在数据之前加入8bit用户ID信息，否则不缓存该模块处理的后续数据，完成后跳转到步骤6;步骤6:各用户的帧处理状态机根据寄存器SI的信息进入各自对应的下一个处理帧的状态，每个用户的帧处理状态机向帧处理使能控制模块1.2发出请求信号，如果当前处理状态属于流水线功能块2.1，帧处理使能控制模块1.2根据“用户先到先处理，同时到达则按照ID从小到大顺序处理”的原则输出对应的功本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于FPGA的流水线型多用户数据流接收装置，包括调度模块1和帧处理模块2，其特征在于：所述的调度模块1包括用户帧处理状态机模块1.1、帧处理使能控制模块1.2和预约表模块1.3；其中，用户帧处理状态机模块1.1表示在某一时刻用户正在哪个功能块处理数据；帧处理使能控制模块1.2输出各个用户对每个功能块的使能信号，当某一个流水功能块使能控制模块同时接收到了多个用户处理请求，该模块下的状态机就会根据用户ID按照从小到大的顺序轮询处理，依次输出该模块控制下流水功能块的用户使能信号；预约表模块1.3用于控制帧处理状态机的跳转顺序；所述的帧处理模块2包括流水线处理模块2.1和并行处理模块2.2；其中，流水线处理模块2.1用于帧预处理和帧头、帧尾的处理，共包含7级流水处理功能块2.1.1～2.1.7，流水处理功能块2.1.1～2.1.7的处理时间相等，均为两个时钟周期，流水处理功能块2.1.1、2.1.2、2.1.4、2.1.5处理两个周期的数据，流水处理功能块2.1.6、2.1.7处理一个周期的数据，流水处理功能块2.1.3根据具体的帧类型决定处理一个周期还是两个周期的数据；并行处理模块2.2包括数据帧帧体处理模块2.2.1、管理帧帧体处理模块2.2.2、控制帧帧体处理模块2.2.3和循环冗余校验CRC(Cyclic RedundancyCheck)处理模块2.2.4，每个并行处理功能块处理的时钟周期根据帧长确定。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：闫中江，张瑞杰，杨懋，李波，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。