80211a基于FPGA的ofdmWord文档格式.docx
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64-QAM
2/3
6
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196
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（2）与定时有关的参数
参数
值
N_SD：
数据子载波数
N_SP：
导频子载波数
N_ST：
子载波总数
52
df：
子载波频率间隔
0.3125MHz
T_PREAMBLE：
PLCP前导码持续时间
16us
T_SIGNAL：
SIGNAL字段BPSK-OFDM符号的持续时间
4us
T_GI：
GI持续时间
0.8us
T_GI2：
训练符号的GI持续时间
1.6us
T_SYM：
符号间隔
T_SHORT：
段训练序列的持续时间
8us
T_LONG：
长训练序列的持续时间
T_FFT：
IFFT、FFT周期
3.2us
802.11a协议的仿真分为三部分：
发射部分、信道部分、接收部分。
一、发射端
（1）产生长短序列即PLCP前导码。
其作用是实现同步，由10个短符号和2个长符号组成。
短训练符号由12个子载波组成，子载波由序列S进行调制。
S=sqrt（13/6）*[0,0,1+j,0,0,0,-1-j,0,0,0,1+j,0,0,0,-1-j,0,0,0,-1-j,0,0,0,1+j,0,0,0,0,0,0,0,-1-j,0,0,0,-1-j,0,0,0,1+j,0,0,0,1+j,0,0,0,1+j,0,0,0,1+j,0,0];
短训练符的产生公式：
长训练符号由53个子载波组成，子载波由序列L进行调制。
L=[1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,0,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,-1,-1,-1,-1,-1,1,1,-1,-1,1,-1,1,-1,1,1,1,1];
长训练符的产生公式为：
（2）产生SIGNAL字段
SIGNAL包括速率、长度、尾部、保留比特（R）和校验位（P）。
其结构如下图：
速率（4bit）
R
长度（12bit）
P
尾部（6bit）
0，1，2，3
5，6，7，…，14，15，16
17
18，19，…，23，24
上图的发送顺序从左到右，可以看出SIGNAL字段的长度是12。
速率码元表示由下表给出：
速率（Mbit/s）
0，1，2，4
1101
9
1111
12
0101
18
0111
1001
1011
0001
54
0011
长度段表示所传输信息的八位位组数，共12bit，最左边是最低位，最右边是最高位。
此程序中长度L=100，则LENGTH=[001001100000]。
尾部信号6bit全为零，奇偶校验位P是前17个比特的正想奇偶校验，R为保留比特。
（3）产生DATA字段
DATA包括SERVICE、PSDU和TAIL。
其中SERVICE为16bit的零，前7个比特为了解扰器同步，剩下的是保留比特；
TAIL为6个比特的零；
可能会有填充比特PAD，其目的是将DATA变成N_DBPS的整数倍，其计算方法为：
（4）对SIGNAL和DATA进行加扰
加扰器的生成多项式为：
初始状态为全1时，加扰器产生的比特为：
（5）进行卷积编码
下图是编码速率R=1/2的卷积码产生框图：
对于数据B，g=[1,0,0,1,1,1,1],用移动窗的方法来求的B。
六个寄存器的初始值都为零，令G=[zeros（1,6）sequence]，sequence为输入数据，输入数据和输出数据长度一样，令其为N，n=1：
N，n数依次递增，G（n：
n+6）随之移动，G（n：
n+6）.*g即为输出数据out的第n位。
A路输出与B路用相同方法。
之后，用函数reshape（A，B）将A、B合为一个向量，及编码输出。
本程序用k=3、g=[1,1,1;
1,0,1]的卷积码编码。
则：
G（n，n+2）。
如要提高编码速率，可用删余技术。
经过删余可以得到3/4、2/3速率的码元。
下图给出R=3/4的删余编码和解码原理图：
源数据：
X1
X2
X3
X4
X5
X6
X7
X8
X9
卷积编码后的数据（有下划线的是删除元素）：
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
A9
B1
B2
B3
B4
B5
B6
B7
B8
B9
删除后的数据：
插入亚元：
解码后的数据：
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
Y7
Y8
Y9
其中6个数据为一组，而删除2个保留4个。
本程序用1/2速率，所以保留全部码元。
（6）进行交织
交织是以单个OFDM信号的比特数为块进行的，其作用是：
确保相邻比特映射到不相邻的子载波上，确保相邻比特映射到星座的高、低有效位上，避免低可靠比特的长期存在。
k为第一次映射前的比特序号，i为其之后和第二次映射前的序号，它们之间的关系为：
i=（N_CBPS/16）*mod（k,16）+floor（k/16）;
x为第二次映射后的比特序号，i和x的关系为:
x=s*floor（i/s）+mod（（i+N_CBPS-floor（16*i/N_CBPS））,s）
其中：
s=max（N_BPSC/2,1）;
当N_BPSC=1时，s=1，则：
x=i。
（7）载波调制
载波调制可以用BPSK、QPSK、16-QAM和64-QAM，其调制输出数据为：
d=（I+jQ）*K_mod,K_mod为归一化因子。
各调制方式的归一化因子如下图所示:
归一化因子
1/sqrt
（2）
1/sqrt（10）
1/sqrt（42）
BPSK编码表：
输入比特b0
I路输出
Q路输出
-1
QPSK编码表：
输入比特b1
16-QAM编码表：
输入比特b0b1
输入比特b2b3
00
-3
01
11
10
3
64-QAM编码表：
输入比特b0b1b2
输入比特b3b4b5
000
-7
001
-5
011
010
110
111
101
5
100
7
（8）插入导频信号
一个OFDM信号是从-26到26，共53个比特，其中有4个是导频信号，它们分别插在-21、-7、7、21四个位置，相应的值为1、1、1、-1，在0位置的信号赋值为0，加上原有的48比特信号共53个。
（9）OFDM调制
对本程序来说，SIGNAL部分有一个OFDM符号，DATA部分有35个OFDM符号。
对上述两部分进行调制，就像当时进行IFFT。
二、信道部分
（1）当channel_counter=0时，信道为加性高斯白噪声信道。
设信噪比Eb/n0=0：
0.5：
20，输入信号为I_signal+jQ_signal，则噪声功率为:
noise_var=0.5*sum（I_signal.*I_signal+Q_signal.*Q_signal）/length（I_signal）*10^（-EbN0/10）。
噪声表示为：
I_out=sqrt（noise_var）*randn（1,length（I_signal））;
Q_out=sqrt（noise_var）*randn（1,length（Q_signal））;
（2）当channel_counter=1时，信道为多径衰落信道。
三、接收端
此部分为发射端的逆过程：
第一：
进行OFDM解调，即FFT。
R_SIGNAL是对signal部分的解调：
R_SIGNAL（k）=R_SIGNAL（k）+r_out_signal（n）*exp（-j*2*pi*（k-27）*df*（（n-1）*dt-T_GI））;
R_DATA是对data的解调：
R_DATA（k）=R_DATA（k）+r_out_data（m）*exp（-j*2*pi*（k-27）*df*（（m-1）*dt-T_GI））;
此过程是将去插入保护间隔和FFT同时进行的，T_GI为保护间隔。
第二：
归一化处理。
signal=max（abs（R_SIGNAL））;
data=max（abs（R_DATA））;
fork=1:
53
R_SIGNAL（k）=R_SIGNAL（k）/signal;
end
forn=1:
1908
R_DATA（k）=R_DATA（k）/data;
end
第三、去掉所插入的导频。
即去掉在-21、-7、0、7、7、21五处的码元。
第四、进行判决即BPSK解调。
所有数值的实部大于等0，则判为1，否则为0。
第五、进行逆交织。
k为逆交织前的序号，y为第一次交织后第二次交织前的序号，x为交织后的序号。
三者之间的关心为：
y=s*floor（k/s）+mod（（k+floor（16*k/N_CBPS））,s）
x=16*y-（N_CBPS-1）*floor（16*y/N_CBPS）
当N_BPCS=1时。
S=1，则：
y=k。
第六、卷积码译码。
令N为输入数据的长度，网格横向有4项令为：
s0、s1、s2、s3，对应最小汉明距离分别为：
d0、d1、d2、d3，对应译码为：
M0、M1、M2、M3。
n=1：
2：
N-1，当n=2时对应d和M在程序中给定，设为初值。
当n>
=3时，n+1时的d和M可以由n时的确定，每个s都有两个输入，选择其中权值较小的为其输入；
若为s0或s2则M（（n+1）/2）为0，若为s1、s3则判为1,最终选择d值最小的s处的M为最终译码。
如下图：
第七、解扰。
第八．求其误码率：
设data为收到的800个数据，PSDU_DATA为发送的800数据，则BER=sum（abs（data-PSDU_DATA））/800。
加循环100次求出误码率曲线如下图：
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