【正文】 wireless LAN, the physical layer uses Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM). Meanwhile, the paper also analyzes the key technology standards for the physical layer (diversity antenna technology, channel estimation, synchronization technology) and the basic principles. Link built in modem technology, focused on research, it is also focused on studies of the simultaneous impact of technology on the entire link, and use simulation tools Matlab simulation analysis of them.Fulltext can be divided into four parts: the wireless munication system development and research, OFDM system, the basic principles, physical layer specifications, simulation platform to build and link performance simulation analysis. Simulation in which the link is divided into three parts: transmitter, channel, receiver. The simulation can be found in this link with a subset of synchronization technology can significantly improve the BER performance.. Key Words: , OFDM, Modulation and demodulation,Synchronization I 目 錄第一章 緒論 .........................................................................................................1 無線通信發(fā)展及意義 ......................................................................................................1 無線通信研究方向 ..........................................................................................................1第二章 物理層標準介紹 ............................................................3 OFDM 的幀結(jié)構(gòu) ...............................................................................................................3 OFDM 的編程過程 ...........................................................................................................4 的系統(tǒng)參數(shù) .........................................................................................................5第三章 OFDM 的基本原理 ................................................................................7 OFDM 的結(jié)構(gòu)框圖 ...........................................................................................................7 星座映射 ..........................................................................................................................7 串并變換和 FFT...............................................................................................................8 插入循環(huán)前綴 ..................................................................................................................8 對于 OFDM 調(diào)制過程的理解 .........................................................................................9第四章 仿真平臺的搭建 ....................................................................10 仿真模型和鏈路參數(shù)設(shè)置 ............................................................................................10 編碼 ................................................................................................................................13 子載波的調(diào)制與解調(diào) ....................................................................................................15 天線分集 ........................................................................................................................23 信道模型 ........................................................................................................................26 同步 ................................................................................................................................27第五章 總結(jié) .......................................................................................................35參 考 文 獻 .......................................................................................................36致 謝 .............................................................................................................37 1 第一章 緒論 無線通信發(fā)展及意義 目前，無線通信及其應(yīng)用已成為當今信息科學(xué)技術(shù)最活躍的研究領(lǐng)域之一。 無線通信技術(shù)按照傳輸距離大致可以分為以下四種技術(shù)，即基于 的無線個域網(wǎng)（WPAN） 、基于 的無線局域網(wǎng)（WLAN） 、基于 的無線城域網(wǎng)（WMAN）及基于 的無線廣域網(wǎng)（WWAN） 。按照移動性又可以分為移動接入和固定接入。按照帶寬則又可分為窄帶無線接入和寬帶無線接入。 從技術(shù)發(fā)展的趨勢可以看出，以 OFDM+MIMO 為核心的無線通信技術(shù)將成為未來無線通信發(fā)展的主流方向。多用于軍用無線戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)通信、衛(wèi)星通信鏈路以及無人高速、大容量的通信鏈路中。通信系統(tǒng)的效率，說到底就是頻譜利用率和功率利用率。由于空間可用頻譜資源是有限的，而無線應(yīng)用卻越來越多，使得無線頻譜的使用 2 受到各國政府的嚴格管理并統(tǒng)一規(guī)劃。OFDM 是目前已知的頻譜利用率最高的一種通信系統(tǒng)，它將數(shù)字調(diào)制、數(shù)字信號處理、多載波傳輸?shù)燃夹g(shù)有機結(jié)合在一起，使得它在系統(tǒng)的頻譜利用率、功率利用率、系統(tǒng)復(fù)雜性方面綜合起來有很強的競爭力，是支持未來移動通信特別是移動多媒體通信的主要技術(shù)之一。由于使用無干擾正交載波技術(shù)，單個載波間無需保護頻帶。另外，OFDM技術(shù)可動態(tài)分配在子信道上的數(shù)據(jù)。正交信號可以通過在接收端采用相關(guān)技術(shù)來分開，這樣可以減少子信道之間的相互干擾 ICI。而且由于每個子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分，信道均衡變得相對容易。因此，基于不同的信道模型，對 OFDM 系統(tǒng)的同步實現(xiàn)、降低 PAPR 一直是研究的核心課題。本論文主要是對 協(xié)議的研究，用仿真工具Matlab 對此協(xié)議進行物理層仿真平臺的搭建，并對仿真結(jié)果進行分析。IEEE為無線網(wǎng)絡(luò)專門制定了相關(guān)的標準，于這方面的標準。特別是對筆記本電腦來說，這種方便更為明顯，可以省去再連接網(wǎng)線的困擾，而且移動性能被大大加強了。 、 、各自采用不同的物理層技術(shù)， 即采用了 OFDM技術(shù)。但是這個速率還是不能滿足人們的要求。其它這個速率也還不是很高，但是它畢竟把WLAN 速率的最高界限提高到了 54Mbps。 對 OFDM 的幀結(jié)構(gòu)作了具體的規(guī)定，如圖 21 所示，PLCP 協(xié)議數(shù)據(jù)單元（ PPDU，PLCP Protocol Data Unit）包括 OFDM PLCP 報頭（Header） 、PSDU、尾（Tail）比特以及填充（Pad）比特。其中，長度位、速率位、保留位、奇偶校驗位、尾比特構(gòu)成一個 OFDM 符號，用信號（Signal）段表示。業(yè)務(wù)位 16bit、PSDU，再加上 6 個尾比特，以及填充比特構(gòu)成數(shù)據(jù)（Data）區(qū)。如圖 22 所示，OFDM 的前導(dǎo)訓(xùn)練序列（Preamble Training Symbol）包括 10 個短訓(xùn)練序列（Short Training Symbol） 、2 個長訓(xùn)練序列（Long Training Symbol） 。前導(dǎo)訓(xùn)練序列后面是 Signal 段，再后面是 Data 區(qū)。此序列由 10 個重復(fù)的短訓(xùn)練符序列和 2 個重復(fù)的加保護間隔（GI ）的長訓(xùn)練符序列構(gòu)成。長訓(xùn)練序列的作用是在接收端進行信道估計以及進行系統(tǒng)的細同步。PLCP 中的 Rate 和 Length 經(jīng)過 1/2 速率的卷積編碼，映射成一個單獨的 BPSK 編碼的OFDM 符號，這與 Signal 符號的產(chǎn)生類似。由 Signal 得到一個 OFDM 符號要經(jīng)過同樣的過程：卷積編碼、交織、BPSK 調(diào)制、插入導(dǎo)頻、傅立葉變換，最后是加適當?shù)谋Ｗo間隔使數(shù)據(jù)速率達到 6Mbit/s。(3) 根據(jù)發(fā)端的 Rate，計算每個 OFDM 符號所包含的數(shù)據(jù)比特數(shù)（記為 NDBPS） 。 5 (4) 在業(yè)務(wù)域(SERVICE) 后加入 PSDU。調(diào)整過后的比特流形成包中 Data 部分。(6) 用 6 個未經(jīng)過擾碼的‘0’比特替換 6 個經(jīng)過擾碼后的‘0’比特（這些比特能使接收端的卷積碼解碼器回到零狀態(tài)，而它們解碼后只作為尾比特） 。(8) 將編碼輸出的數(shù)據(jù)以 NCBPS 為長度單位分成若干組，對每一組進行交織(Interleaving)處理。(10) 將調(diào)制后的復(fù)數(shù)信號按 48 為單位分成若干組，每一組可以形成一個 OFDM符號。編號為221 的子載波用來插入導(dǎo)頻。(11) 導(dǎo)頻插入編號為 27 、7 和 21 的 4 個子載波中，總的子載波是 52。對逆傅立葉變換后的波形加循環(huán)前綴形成 GI，并采用時間截短的方法對每一個周期的 OFDM 符號的波形范圍進行加窗處理(Windowing) 。(14) 根據(jù)理想信道的中心頻率，將復(fù)基帶波形上變頻到 RF 頻率上。 6 表 OFDM 系統(tǒng)的主要參數(shù)參數(shù) 參數(shù)值碼片時間(chip duration) 50nsNSD(Number of data subcarriers)數(shù)據(jù)子載波的個數(shù)48NSP(Number of pilot subcarriers)導(dǎo)頻子載波的個數(shù)4NST(Number of subcarriers,total)總的子載波個數(shù)52（N SD ＋N