802.11链路仿真

PPDU帧结构

例如，采用的调制方式是64QAM，其编码率为3/4，其中每个子载波的编码比率是6（因为2的6次方是64），乘以48个子载波，得到每个OFDM符号的编码比特位288，乘以3/4，得到每个OFDM符号的数据比特为216。216除以OFDM的符号周期4us，得54Mbps。

仿真流程

参考：IEEE802.11a-Simulator/main.m at master · AlexXieee/IEEE802.11a-Simulator (github.com)

调制部分

卷积编码
- 作用
  移动通信系统中,数字信号在无线信道中传输时,由于信道自身条件特性的不理想,会受到诸多噪声干扰的影响,因而产生误码。为了在已知信噪比的情况下达到一定的误码率指标，除在合理设计基带信号，选择调制解调方式，并采用信道均衡，分集等措施的基础上，还应使用信道编码与交织，使误码率进一步的降低。
- 参考
交织编码
- 作用
  
  卷积码是通信编码中纠错编码的一种，它可以将原来的信息码打乱，这时尽管出现大面积突发性错误，这些可以通过解交织器来进行分散，从而将大面积的错误较为平均地分散到不同的码段，利于信道纠错的实现。卷积编码器即为实现卷积码编码的电路。
- 参考
调制映射
插入导频
OFDM调制
插入循环保护前缀

解调部分

删除循环保护前缀
OFDM解调
取出导频
解调逆映射
结交织
Viterbi译码
- 参考
  - matlab有关卷积码编译码的函数_xiangziling的博客-CSDN博客_matlab卷积码的编码译码
  - Matlab实现维特比译码_fms2000的博客-CSDN博客

代码文件清单

参考代码：AlexXieee/IEEE802.11a-Simulator (github.com)

add_cp -> Add Cyclic Prefix 添加循环前缀
delete_cp -> Delete Cyclic Prefix 删除循环前缀
add_pilot -> Add Pilot Frequency 添加导频频率
coding_conv -> Convolutional Coding 卷积编码
decoding_conv -> Viterbi Decoding 维特比解码
cons_map -> Constellation Mapping 星座图映射
decons_map -> Constellation inverse-Mapping 星座逆映射
interleaving -> Interleaver 交织器
deinterleaving -> De-interleaver 去交织器
preamble -> Add Preamble 添加前导
scramble -> Scramble 扰码
descramble -> Descramble 解扰码
IFFT64 -> OFDM Modulation OFDM 调制
FFT64 -> OFDM Demodulation OFDM 解调
syn -> Synchronisation 同步
ber_curve -> BER curve producer 比特误差率曲线生成器
counting -> Counter 计数器
main 主程序

卷积编码

卷积码是一种分组码
卷积码通过增加冗余位来使得自身拥有纠错的能力
分组码的纠错能力可以通过许用码组间的间距来衡量，编码后增加冗余长度使得码字之间间距变大，纠错能力增强
编码速率越小，携带信息量越小，冗余比特越长，纠错能力越强

交织编码

突发的长序列错误使得卷积码误比特率升高
在一块编码区域内，卷积编码的纠错能力有限，超过纠错能力，信息就丢失了
交织编码会把集中在这块区域内的错误给分散到其他区域，使得区域内的错误在卷积码的纠错能力内

数字调制

移动通信需要电磁波，所以需要将数字信号转变成模拟信号
正交分量便于OFDM调制
提高数据传输速率

OFDM

多径效应

多径效应，是移动通信中因为折射等造成信号从不同路径到达接收端时间不同从而导致信道传递函数h(t)变化的现象。多径效应就是h(t)展宽。比如假设一个无失真系统传递函数是一个冲激h(t)=δ(t)，两径就相当于h(t)=δ(t)+δ(t-tau),h(t)变宽了;而无数径相当于h(t)是一个上边曲线的曲边矩形。这种h(t)展宽对应频率轴的不规则压缩，使得原本整个通频带平坦的系统传递函数变得不平坦，从而无法满足奈奎斯特定律导致码间干扰;而时域上理解就是h(t)变宽了，有可能在X1或者X-1处采样值不为0，也即码间干扰（奈奎斯特定律：无码间干扰时X0=1,Xn=0 n≠0）。总之，时延拓展有可能带来频率选择性衰落，即ISI(相干带宽衡量)。

多普勒现象

多普勒现象高中物理就学过，当火车向你开来，听到的汽笛声频率会变化。通信中亦如此，当收发端有相对速度，则收端接受到的信号频率变化。频率变化fd=v•fc•cos α/c.在理想信道估计或单载波时，多普勒频移不会造成ISI，有可能带来时间选择性衰落（相干时间衡量）；但多载波（如ofdm）且频移较大时，容易造成载波间干扰，本质上也是一种符号间干扰。