基于IEEE80246;11a鏈路仿真專業(yè)課程設(shè)計(jì)

PAGE1-設(shè)計(jì)總成績：設(shè)計(jì)總成績：——————————————————————————裝訂線—————————————————————————————————報(bào)告份數(shù)報(bào)告份數(shù)：1通信與信息工程學(xué)院專業(yè)課程設(shè)計(jì)B報(bào)告專業(yè)班級(jí)：學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)(班內(nèi)序號(hào)):2014年04

題目：基于IEEE802.11a鏈路仿真設(shè)計(jì)目的：熟練掌握通信原理的基本知識(shí)；熟練運(yùn)用數(shù)字信號(hào)處理課程的基本知識(shí)；熟練掌握無線編碼與調(diào)制過程；了解OFDM技術(shù)原理；熟練運(yùn)用matlab工具；設(shè)計(jì)原理：802.11a物理層標(biāo)準(zhǔn)及OFDM技術(shù)1.PPDU幀結(jié)構(gòu) 圖1為PPDU的幀格式，包括OFDMPLCP前導(dǎo)碼、OFDMPLCP頭、PSDU、尾比特和填充比特。PLCP報(bào)頭包括：信號(hào)段的速率位（RATE）、長度位（LENGTH）、保留比特、奇偶檢驗(yàn)比特以及服務(wù)（SERVICE）字段。從調(diào)制角度看，長度、速率、預(yù)留比特和奇偶比特（加上6個(gè)‘0’尾比特）組成了一個(gè)獨(dú)立的OFDM符號(hào)，記為信號(hào)（SIGNAL）字段，該字段以可靠的BPSK調(diào)制及1/2編碼率發(fā)送。PLCP報(bào)頭的SERVICE字段與PSDU（加上6個(gè)‘0’尾比特和填充比特）一起，標(biāo)記為DATA字段，以RATE字段中指示的數(shù)據(jù)速率進(jìn)行發(fā)送，并且可能組成多個(gè)OFDM符號(hào)。在接收SIGNAL字段內(nèi)的尾比特后可立即解碼出RATE和LENGTH字段，這兩者對于解碼出該分組中的DATA是必須的。此外，即使接收方不支持接收的分組中的數(shù)據(jù)速率，通過從分組中的DATA和LENGTH的內(nèi)容中推測出分組的持續(xù)時(shí)間。圖1PPDU幀結(jié)構(gòu) 將移位寄存器4和7中的數(shù)據(jù)進(jìn)行異或，再進(jìn)行左移數(shù)據(jù)后送給移位寄存器，一般我們默認(rèn)產(chǎn)生的比特序列大于127，所以對大于127的比特序列和127進(jìn)行取整且循環(huán)取整的次數(shù)，這時(shí)得到比特序列再和輸入的序列進(jìn)行異或。卷積編碼和解卷積卷積編碼器使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的生成多項(xiàng)式，g0=133(8)，g1=171(8)，R=1/2，即都用8進(jìn)制表示。標(biāo)記為“A”的比特在從編碼器輸出時(shí)位于比特“B”之前。隨機(jī)產(chǎn)生一組1行n列的二進(jìn)制數(shù)，利用卷積編碼器進(jìn)行卷積編碼。交織及解交織交織器中進(jìn)行兩次置換：第一次置換將相鄰的編碼比特映射到不相鄰的子載波上，第二次置換確保相鄰編碼比特被交替映射到星座的高有效位和低有效位比特，因而避免了可靠性比特的長期存在。實(shí)現(xiàn)逆過程的交織器也由兩步置換完成。當(dāng)交織的程度越深，突發(fā)性錯(cuò)誤越強(qiáng)，信道譯碼器的性能將由此得到提升。5、星座映射及逆映射BPSK利用數(shù)字信號(hào)來控制載波的相位，具有較好的抗噪性能和較高的頻譜利用率。BPSK解調(diào)時(shí)，必須有與此同頻同相的同步載波。調(diào)制方式輸入比特I路輸出Q路輸出BPSK輸入比特b00-10110設(shè)計(jì)流程：開始結(jié)束開始結(jié)束去掉子載波序列7連0中的1個(gè)將52個(gè)子載波中的12個(gè)子載波能量歸一化得到調(diào)制因子S將調(diào)制因子S進(jìn)行傅里葉逆變換得到短訓(xùn)練序列short將short重復(fù)10次再加窗得到short——strpreamble=【short_str,long_str】取long中64個(gè)點(diǎn)的33—64個(gè)，再將64個(gè)點(diǎn)重復(fù)2次，之后加窗得到long——str將調(diào)制因子L進(jìn)行傅里葉變換得到長訓(xùn)練序列l(wèi)ong去掉子載波序列中唯一1個(gè)0得到調(diào)制因子L擾碼生成流程開始開始初始化加擾器，設(shè)置為全1狀態(tài)將移位寄存器4和7中的數(shù)據(jù)進(jìn)行異或，結(jié)果送給移位寄存器1左移數(shù)據(jù)，即X7=X6，X6=輸出移位寄存器1中的數(shù)據(jù)將移位寄存器1的數(shù)據(jù)重復(fù)到和輸入的隨機(jī)序列長度再和輸入的隨機(jī)序列異或結(jié)束卷積編碼生成流程開始開始g0=[1011011]g0=[1011011]g1=[1111001]將擾碼輸出的結(jié)果和g0卷積后在對2取余得到X1；將擾碼輸出的結(jié)果和g0卷積后在對2取余得到X1；將擾碼輸出的結(jié)果和g1卷積后在對2取余得到X2；將X1，X2按照X11，X21，X12，X22將X1，X2按照X11，X21，X12，X22…的方式讀出存放在行矩陣X中Rate=2/3Rate=3/4Rate=2/3Rate=3/4NN將X中的數(shù)據(jù)后補(bǔ)0后重排成一個(gè)4列的矩陣并去掉第4列將X中的數(shù)據(jù)后補(bǔ)0后重排成一個(gè)6列的矩陣并去掉第4,5列YY將X中的數(shù)據(jù)后補(bǔ)0后重排成一個(gè)4列的矩陣并去掉第4列將X中的數(shù)據(jù)后補(bǔ)0后重排成一個(gè)6列的矩陣并去掉第4,5列將X按行輸出將X按行輸出結(jié)束結(jié)束交織生成流程將卷積結(jié)果中的數(shù)據(jù)后面補(bǔ)0，將卷積結(jié)果中的數(shù)據(jù)后面補(bǔ)0，重拍成一個(gè)48行的矩陣用k表示其行數(shù)，k=1:48將k代入公式進(jìn)行兩次置換將矩陣中的數(shù)據(jù)按照置換后對應(yīng)的位置重新排列后按行輸出開始結(jié)束用k表示交織后序列行數(shù)，k=1:48將k代入公式進(jìn)行兩次置換將矩陣中的數(shù)據(jù)按照置換后對應(yīng)的位置重新排列后按行輸出開始結(jié)束星座映射生成流程開始開始輸入交織后的數(shù)據(jù)mod__ini=1mod__inmod_out(i)=-1mod_out(i)=0i=length(mod__in)輸出BPSK調(diào)試后的數(shù)據(jù)mod_out結(jié)束YN設(shè)計(jì)總結(jié):Matlab學(xué)習(xí)心得：首先是對matlab有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)，其次是對matlab的更多操作和命令的使用有了更高的掌握。徹底掌握了相關(guān)的命令操作和處理方法以及命令窗口和.m文件的不同效果的運(yùn)用。對同一模塊的相關(guān)功能和技術(shù)指標(biāo)分析和性能分析非常重要，真正的分析和了解原理是非常重要的。Matlab真的是個(gè)非常強(qiáng)大和有用的工具，真正把它學(xué)懂學(xué)透的話還是需要下非常大的功夫和努力的。前導(dǎo)設(shè)計(jì)心得：前導(dǎo)碼的設(shè)計(jì)都具有低峰值到平均功率比，這樣就能最小化剪輯信號(hào)或信號(hào)分辨率的問題。在程序設(shè)計(jì)的時(shí)候，對長短序列的加窗理解的不夠到位，使得實(shí)驗(yàn)一開始就落下了進(jìn)度。擾碼：其實(shí)擾碼的作用主要就是對隨機(jī)產(chǎn)生的錯(cuò)誤進(jìn)行糾正，剛開始編寫程序的時(shí)候我們考慮了小于127的比特序列，其實(shí)在實(shí)際中我們用到的都是大于127的比特序列。卷積碼：卷積碼的糾錯(cuò)能力隨著N的增大而增大，在編碼器復(fù)雜程度相同的情況下卷積碼的性能優(yōu)于分組碼，卷積編碼當(dāng)前的輸出不僅與當(dāng)前的輸入有關(guān)，而且與它之前的（V-1）個(gè)輸入有關(guān)。在程序的設(shè)計(jì)過程中，我較好的利用了matlab中的卷積函數(shù)，算是在幾個(gè)程序設(shè)計(jì)中效率較高。交織：交織是對突發(fā)性的錯(cuò)誤進(jìn)行糾正，交織的程序重點(diǎn)就是對兩次比特位位置的置換的正確理解和應(yīng)用。BPSK調(diào)制：通過本次練習(xí)，我進(jìn)一步了解了BPSK調(diào)制的過程，理解了無碼間串?dāng)_的意義。是把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)值的方法之一，表現(xiàn)信息鍵控相移方式的一種。我坦誠的說自己掌握的還是十分有限，但是老師給我們講解的相關(guān)原理方法是十分有效果的，對自己以后的要求需要更高，現(xiàn)在真正掌握的知識(shí)皮毛，想取得更大的成績就得不斷地去努力學(xué)習(xí)。參考文獻(xiàn):附件：（主要程序）總程序function[signal,data,code,data_in]=communication()%SIGNAL序列signal=randint(1,24,2),%隨機(jī)產(chǎn)生24個(gè)二進(jìn)制數(shù)code=convolutional(signal);%卷積編碼RE=interweave(code);%交織mod_out=BPSK_t(RE);%BPSK調(diào)制mod_ofdm_syms=Add_Pilot(mod_out);%插入導(dǎo)頻time_syms=IFFT64(mod_ofdm_syms);%傅里葉變換time_signal=Add_CP(time_syms);%增加CP%DATA序列data=randint(1,24,2),data_out=scramble(data);%加擾data_out=data_out*1;code=convolutional(data_out);RE=interweave(code);mod_out=BPSK_t(RE);mod_ofdm_syms=Add_Pilot(mod_out);time_syms=IFFT64(mod_ofdm_syms);time_data=Add_CP(time_syms);preamble=qd();%生成前導(dǎo)ppdu=[preambletime_signaltime_data];%PPDU幀[freq_tr_syms,freq_data_syms,freq_pilot_syms]=FFT64(ppdu);e=freq_data_syms;signal=e(1:48);data=e(49:96);%SIGNALmod_in=BPSK_jt(signal);record_in=deinterleaver(mod_in);code=deconvolution(record_in),%DATAmod_in=BPSK_jt(data);%BPSK解調(diào)record_in=deinterleaver(mod_in);%解交織code=deconvolution(record_in);%解卷積data_in=descramble(code),%解擾前導(dǎo)functionpreamble=qd()b=[1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,1,-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];s=sqrt(13/6)*[0,0,1+j,0,0,0,-1-j,0,0,0,i+j,0,0,0,-1-j,0,0,0,-1-j,0,0,0,1+j,0,0,0,0,0,0,-1-j,0,0,0,-1-j,0,0,0,1+j,0,0,0,1+j,0,0,01+j,0,0,0,1+j,0,0,0];time_syms=IFFT64(s);g=1;forw=1:16x(g)=time_syms(w);g=g+1;endshort=[x,x,x,x,x,x,x,x,x,x];%short(1)=short(1)*0.5;short(160)=short(160)*0.5;time_syms=IFFT64(b);g=1;forw=33:64y(g)=time_syms(w);g=g+1;endlong=[y,time_syms,time_syms];%long(1)=long(1)*0.5;long(160)=long(160)*0.5;%short(160)=short(160)+long(1);%long(1)=[];preamble=[short,long];擾碼functiondata_out=scramble(data_in)D_init=[1,1,1,1,1,1,1];fork=1:127EX=xor(D_init(4),D_init(7));D_init=circshift(D_init,[1,1]);D_init(1)=EX;data(k)=EX;endlen=length(data_in);n=mod(len,127);ifn==0data=repmat(data,1,floor(len/127));data_out=xor(data_in,data);elseform=1:nd(m)=data(m);enddata=repmat(data,1,floor(len/127));r=[data,d];data_out=xor(data_in,r);end解擾functiondata_in=descramble(data_out)D_init=[1,1,1,1,1,1,1];fork=1:127EX=xor(D_init(4),D_init(7));D_init=circshift(D_init,[1,1]);D_init(1)=EX;data(k)=EX;endlen=length(data_out);n=mod(len,127);ifn==0data=repmat(data,1,floor(len/127));data_in=xor(data_out,data);elseform=1:nd(m)=data(m);enddata=repmat(data,1,floor(len/127));r=[data,d];data_in=xor(data_out,r);end卷積functioncode=convolutional(msg)t=poly2trellis(7,[133171]);%定義trellis（產(chǎn)生碼字的卷積編碼器）code=convenc(msg,t);%卷積編碼解卷積functionmsg=deconvolution(code)t=poly2trellis(7,[133171]);%定義trellis（產(chǎn)生碼字的卷積編碼器）msg=vitdec(code,t,1,'trunc','hard');交織functionRE=interweave(record_in)NB=1;NC=48;s=max(NB/2,1);fork=0:NC-1zz(k+1)=(NC/16)*mod(k,16)+floor(k/16);T_zz(k+1)=s*floor(zz(k+1)/s)+mod(zz(k+1)+NC-floor(16*zz(k+1)/NC),s);endforn=1:48RE(T_zz(n)+1)=record_in(n);End解交織functionrecord_in=deinterleaver(RE)NB=1;NC=48;s=max(NB/2,1);fork=0:NC-1zz(k+1)=s*floor(k/s)+mod(k+floor(16*k/NC),s);t_zz(k+1)=16*zz(k+1)-(NC-1)*floor(16*zz(k+1)/NC);endforn=1:48record_in(t_zz(n)+1)=RE(n);endBPSK調(diào)制functionmod_out=BPSK_t(mod_in)fori=1:length(mod_in)ifmod_in(i)==0mod_out(i)=-1;elsemod_out(i)=1;endendB