基于OFDM的80211a系统毕业设计

图2.3OFDM发射端结构框图

接收端的框图与发射端的类似，只是进行的过程相反而已。经过编码的数据会依次进行星座映射，FFT变换，插入循环前缀后再采用无线数字通信的方式发射出去。其中OFDM调制的部分包括星座映射，FFT变换，插入循环前缀这三个步骤。下面依次进行介绍。 2.6星座映射

星座映射是指将输入的串行数据，先做一次调制，再经由FFT分布到各个子信道上去。调制的方式可以有许多种，包括BPSK、QPSK、QAM等。下图示意了采用QPSK调制的星座图。

图2.4 星座映射的过程

OFDM中的星座映射，其实只是一个数值代换的过程。比如输入为“00”，输出就是“-1+1i”。它为原来单一的串行数据引入了虚部，使其变成了复数。这样一方面可以进行复数的FFT变换，另外，进行星座映射后，为原来的数据引入了冗余度。因为从原来的一串数，现在变成了由实部和虚部组成的两串数。引入冗余度的意义在于以牺牲效率的方式降低误码率。通过牺牲效率来换取可靠性在通信上是一种非常经典的思想。 2.7 串并变换和FFT

在星座映射之后，下面进行的是串并变换，将串行数变为并行，主要是为了便于做傅立叶变换。串并变换之后进行傅立叶变换，在发射端是反变换（IFFT），在接收端是下变换（FFT）。最后再通过并串变换变为串行数据。

其实串并变换和并串变换都是为了FFT服务的。如果把它们三个看作一个整体的话，那么相当于输入和输出都是串行的数据。假设是64点FFT的话，那么一次输入64个串行数据，再输出64个串行数据。

这样做是为什么呢？分析FFT的意义，虽然它的输入和输出都是64个数，但是对于输入的64个数来说，它们互相之间是没有关系的。而输出就不同了，经过了FFT变换，输出的64个数相互之间有了一定的关联。

在理论上说，就是用输入的数据来调制相互正交的子载波。从直观上来看，64个数之间产生了互相间的关联，如果有一个数据在传输中发生错误的话，就会影响其它的数据。这就是采用FFT所起到的作用，也是OFDM技术的精髓所在。 2.8插入循环前缀

OFDM调制中还有一个必不可少的步骤是插入循环前缀。尽管OFDM通过串并变换已经将数据分散到了n个子载波，速率已经降低到了n分之一，但是为了最大限度地消除符号间的干扰（ISI），还需要在每个OFDM符号之间插入保护前缀，这样做可以更好地对抗多径效率产生的时间延迟的影

响。

有意思的是，与FDM中的使用频率保护间隔类似，对于OFDM这样的频率使用率高的系统来说，需要在时域上插入保护间隔。如果对时域和频域相互关系理解较为深刻的话，也许可以找出其中的在联系。插入循环前缀本身非常简单，就是把每个OFDM符号的最后一部分提到符号前，使整个符号加长即可。如下图所示。

图2.5 插入循环前缀

2.9对于OFDM调制过程的理解

通过上面对于OFDM调制过程三个步骤原理的描述，已经作了一个初步的介绍。下面再回到OFDM发射端的图，写一写我自己对于OFDM调制过程的理解。 如果把OFDM技术发射端的结构图分成两部分：一部分是OFDM数字调制部分；另一部分是无线发射部分。前一部分是数字处理的部分，后一部分是发射模拟波形信号的部分。如图所示。

图2.6 OFDM发射端组成图

在数字通信中，除了D/A变换和无线发射信号以后，在空间中传播的是模拟信号，在发射机的系统中，也就是上图所示的OFDM调制部分，始终都是在传输数字的信号。调制的过程，其实就是在做一个数字处理的工作。输入一串数据，经过数值上的代换后变成另一串数据输出。整个调制的过程可以看作一个函数：y=f(x)。x是输入的串行数据，f代表调制的过程，y代表输出的数据。所以如果不考虑那些复杂的理论，那么在OFDM的物理层上的所有工作都是按照一定步骤不断地做函数变换，设计OFDM物理层硬件的过程也就是实现OFDM函数变换的过程。

具体来看，星座映射是将比特流在数值上变换为以星座表示的规的数值，FFT是将一串数变成另一串相互间有关联的数，而循环前缀的插入进一步引入了冗余度，使数据扩展得更长。 从这个角度上来说，OFDM技术也可以看成是一种编码技术。它将一般数值的比特流进行OFDM编码后传输。和未经过OFDM编码的数据相比，假定以相同的速率传输，以OFDM编码的数据在传输的过程中具有频带利用率高，可以对抗多径效应等等的优点，而且误码率也更小。

第三章 802.11a仿真平台的搭建

3.1 仿真模型和链路参数设置

仿真链路分为三个模块：发送端，信道，接收端。具体链路如图所示：

输入信号 扰码 卷积编码 交织 调制 发射分集发射模块 加前导训加CP IFFT 插入导频 信道 分组频偏估计符号 FFT并分离出前导，信道估

接收数据 计算误码率 接收模块 Viterbi译码 解交织 解调 接 收 分 集（MRC）和空 相位图3.1 802.11a链路仿真图

3.1.1 802.11a链路编解码参数

FFT_size=64; ?T长度

Num_sub=52; %占用子载波数目,取偶数

CP_size=floor(FFT_size/4); %循环前缀长度，须取非负整数 Num_symbol=14; %每帧包含OFDM符号数目,不包括2个前导序列符号 Sub_spacing=25000; %子载波间隔，单位Hz

Sample_time=1/(FFT_size*Sub_spacing); %采样时间间隔，单位s Code_type=0; %编码方式 0-->NSC卷积码,1-->RSC卷积码 G_coder=[1 1 0 1; 1 0 0 1]; %卷积码生成多项式 mg=size(G_coder,2)-1; %寄存器数目 decoder_type=0; %译码方式，0~4

调制符号映射到64点离散傅立叶逆变换(IDFT)的子载波上，从而形成一个OFDM符号，注意由于带宽的限制，只有48个子载波可用于调制，4个子载波预留给导频用，剩下的12个子载波没有