Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC (대한전자공학회논문지TC)

The Institute of Electronics and Information Engineers (대한전자공학회)
권호 표지

VLSI Design of Interface between MAC and PHY Layers for Adaptive Burst Profiling in BWA System

BWA 시스템에서 적응형 버스트 프로파일링을 위한 MAC과 PHY 계층 간 인터페이스의 VLSI 설계

  • Song Moon Kyou (Department of Electrical, Electronic and Information Engineering, Wonkwang University) ;
  • Kong Min Han (Department of Control and Instrumentation Engineering, Wonkwang University)
  • 송문규 (원광대학교 전기전자 및 정보공학부) ;
  • 공민한 (원광대학교 제어계측공학과)
  • Published : 2005.01.01
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Abstract

The range of hardware implementation increases in communication systems as high-speed processing is required for high data rate. In the broadband wireless access (BWA) system based on IEEE standard 802.16 the functions of higher part in the MAC layer to Provide data needed for generating MAC PDU are implemented in software, and the tasks from formatting MAC PDUs by using those data to transmitting the messages in a modem are implemented in hardware. In this paper, the interface hardware for efficient message exchange between MAC and PHY layers in the BWA system is designed. The hardware performs the following functions including those of the transmission convergence(TC) sublayer; (1) formatting TC PDU(Protocol data unit) from/to MAC PDU, (2) Reed-solomon(RS) encoding/decoding, and (3) resolving DL MAP and UL MAP, so that it controls transmission slot and uplink and downlink traffic according to the modulation scheme of burst profile. Also, it provides various control signal for PHY modem. In addition, the truncated binary exponential backoff (TBEB) algorithm is implemented in a subscriber station to avoid collision on contention-based transmission of messages. The VLSI architecture performing all these functions is implemented and verified in VHDL.

고속 데이터 전송에 대한 요구가 높아질수록 고속 처리에 대한 요구가 증가하게 되고, 그 결과 통신 시스템에서 하드웨어 구현의 범위가 더 확장되고 있다. 본 논문에서 고려하는 802.16 표준을 기반으로 설계된 BWA 시스템에서는 전송할 MAC PDU를 생성하기 위해 필요한 정의를 생성하는 MAC 계층의 상위부는 소프트웨어에 의해 처리하고, 이 정보를 받아서 MAC PDU를 생성하는 단계부터 실제 전송이 이루어지는 모뎀은 하드웨어에 의해 구현한다. 본 논문에서는 MAC과 PHY 계층 간의 효율적인 메시지 전달을 수행하는 인터페이스 하드웨어를 설계한다. 이 회로는 전송수렴 부계층(transmission convergence sublayer; TC)을 포함한 다음의 기능을 수행한다. (1) MAC PDU(protocol data unit)와 TC PDU 간의 포맷팅, (2) RS 부호화 또는 복호화, (3) DL MAP과 UL MAP을 해석하여 전송 슬롯과 버스트 프로파일의 변조 기법에 맞추어 상향 링크와 하향 링크의 트래픽을 제어하고, 모뎀에 그 정보에 대한 제어 신호를 제공하는 기능을 수행한다. 이외에도 가입자국에는 경쟁 방식의 메시지 전송시 충돌을 피하기 위해 TBEB(truncated binary exponential backoff) 알고리즘을 수행하는 블록이 포함된다. 이상의 모든 기능들을 수행하는 VLSI 구조를 VHDL에 의해 구현 및 검증하였다.

Keywords

References

  1. http://www.tta.or.kr
  2. IEEE 802.16-2001, 'IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks - Part 16: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems,' Apr. 8, 2002
  3. C. Eklund, R. B. Marks, K. L. Stanwood, and S. Wang, 'IEEE Standard 802.16: a technical Overview of the WirelessMANTM Air Interface for Broadband WIreless Access,' IEEE Commun. Maz., vol. 40, no. 6, pp. 98-107, June. 2002 https://doi.org/10.1109/MCOM.2002.1007415
  4. Teresa H. Meng, Bill McFarland, David Su, and Jhon Thomson, 'Design and Implementation of an all-CMOS 802.11a wireless LAN chipset,' IEEE Commun. Maz., vol. 41, no. 8, pp. 160-168, Aug. 2003 https://doi.org/10.1109/MCOM.2003.1222734
  5. http://www.fujitsu.com
  6. A. Peter, 'Efficient Shift Registers, LFSR Counters, and Long Pseudo- Random Sequence Generators,' Xilinx application note, July. 1996
  7. Application note 112, Gate Counting Methodology for APEX20K Devices, ver 1.01, Sep, 1999