摘要 介绍p r m a 多址接入协议；结合实际工程，就p r m a协议实现的若干问题进行说明，如处理器选型、网络同步、帧结构等。其中重点介绍控制系统内的3组状态寄存器，即时隙状态寄存器、缓存状态寄存器和节点状态寄存器。

关键词 prma 协议 多址接入 sopc 无线网络

在无线通信领域中，有限的频谱资源与不断膨胀的需求是促使无线通信技术日新月异的源动力，那么，如何有效利用宝贵的频谱资源自然就成为一个十分有意义的课题。为了提高频谱利用率，目前主要从如下两个方面入手：①采用更为高效的调制解调技术，如qam等；②在多址接入方面，除寻找更加有效的方法外，如0fdma，如何将频分、时分、码分及空分技术有效地融合也是目前的研究热点。

prma多址接入协议就是一种以时分多址为基础，结合话音的统计模型有效提高系统容量的一种方法。prma协议是g00dman等学者早在1989年提出的。伴随着第三代移动通信技术的发展，prma协议又一次获得了人们的关注，其与cdma的联合多址技术，即cdma／prma多址接入协议，使系统容量得到明显提高。

prma(packet reservation multiple access)协议，即分组预约多址协议，是利用人们在通话过程中的空闲期来增加系统容量的。据统计，人们在通话过程中，传输话音的带宽占总带宽的35％～50％，另外约50％的带宽都是空闲的。prma 协议的内容是将时间轴分为时隙，若干个时隙组成一帧。每一帧中的时隙被分为两类：一类是被预约的时隙，另一类是可用的空闲时隙。时隙的类别是根据在时隙末尾接收到的基站应答信息来确定的。每个移动台在话音突发开始时，采用aloha协议来竞争可用的空闲时隙。若移动台竞争成功，则它就预定了后续帧中相同的时隙。在后续帧中，它将不会与其它移动台的分组发生碰撞。当一个话音突发传输结束后，该移动台将释放预约的时隙，使该时隙从预约状态变成可用状态。释放的方法就是在预约的时隙内不传输任何信息，基站检测到该空闲时隙后，就会指明该时隙为可用时隙。图1是prma系统的工作示例。

图1中，各时隙内的rx表示该时隙已经被节点x预约，而i表示该节点还未被预约。对于每一个时隙，如果有两个或两个以上的节点同时发送，那么在基站处必然导致碰撞发生，如第i帧的时隙2。如果发送终端处标记为“一”，则表示相应的时隙是空闲的，没有节点发送信息。由图1可见，在第i帧，时隙2处，节点6、4碰撞，基站无法识别信息，因而节点6和4收不到基站的应答，所以预约第i+1帧的时隙2没有成功。在第i帧的时隙3处，节点3没有发送信息，表示节点3要释放该时隙，因此第i+1帧的时隙3不再处于预约状态。节点6和4在第i+1帧的时隙3和4分别接入成功，并且预约了第i+2帧的时隙3和4。

经过仿真分析，如果物理信道总数为20，即l帧被时分为20个时隙，采用prma协议后，系统可容纳的用户总数最多可达37个。然而，若只采用tdma协议，最多可容纳的用户数是20个，系统容量得到明显提高。

cdma/prma协议的基本思想与prma协议类似，只是在cdma/prma协议中，基站无法检测到碰撞事件的发生，基站只能根据多址干扰，即mai，来判断信道状态并确定是否允许时隙的预约。这样，在每个时隙里，系统所允许的用户数不再是一个，而是多个(如5～7个)。当然，各用户采用的码字必须不同。

显然，实现prma协议几乎不需要什么复杂的算法，而主要依靠程序的控制，因此选择单片机。在系统中，由于信道的通信速率较高，如几百kbps，单片机是不能胜任的，因此，选用了32位的嵌入式处理器。嵌入式处理器有很多种，但是处理内核主要有以下4种：mips内核(64位)、coldfire内核、powerpc内核和arm内核。

powerpc处理器由于其较强的处理能力，在电信级的高端产品中应用较多；而arm处理器由于其优异的功耗性能，因此在便携式设备中应用广泛。图2是几款处理器的性能对比.(该图引自eembc总裁markus levy的文章。)

图2中，条状图对应的单位是telemark。该单位的含义与传统衡量处理器处理能力的单位dhrystone的含义类似，是对处理器处理能力的一种定义。曲线的单位则是telemark对功率的归一化，即telemark/mw。显然，mpc7455的绝对处理能力是最强的，但是考虑到功耗后，arml020e的性能显然是最优的。我们最终选用的是arm9处理器。

考虑到与传输系统的接口以及对接入系统的调试方便，设计中除了实现prma协议外，还包括基带收发系统。显然，基带收发系统应该使用fpga实现。这样，设计可采用如下两种方案：方案①，扩展的fpga器件挂接在arm处理器的外部扩展总线上；方案②，选用a1tera公司的sopc系统。

sopc系统，即