基于80211n协议信道估计算法
无线技术802.11的信道解析
802.11无线信道详解【IT168 术语】信道可以比作RJ45的网线，一共有11各可用信道。
考虑到相邻的两个无线AP之间有信号重叠区域，为保证这部分区域所使用的信号信道不能互相覆盖，具体地说信号互相覆盖的无线AP必须使用不同的信道，否则很容易造成各个无线AP之间的信号相互产生干扰，从而导致无线网络的整体性能下降。
不过，每个信道都会干扰其两边的频道，计算下来也就有三个有效频道，请各位有很多无线设备的米人，一定要注意频段分割。
信道示意图（点击看大图）随着无线产品价格的不断降低，WLAN（无线局域网）的普及正呈日新月异之势，越来越多的办公室、家庭开始使用无线局域网。
随之而来的，一些用户已开始出现WLAN的信道拥塞问题，造成网速下降、掉线、网络工作不正常等等，这是怎么回事呢？什么是无线信道无线信道也就是常说的无线的“频段（Channel）”，其是以无线信号作为传输媒体的数据信号传送通道。
大家知道，在进行无线网络安装，一般使用无线网络设备自带的管理工具，设置连接参数，无论哪种无线网络的最主要的设置项目都包括网络模式（集中式还是对等式无线网络）、SSID、信道、传输速率四项，只不过一些无线设备的驱动或设置软件将这些步履简化了，一般使用默认设置（也就是不需要任何设置）就能很容易的使用无线网络。
但很多问题，也会因为追求便利而产生，大家知道，常用的IEEE 802.11b/g工作在2.4～2.4835GHz频段，这些频段被分为11或13个信道。
当在无线AP无线信号覆盖范围内有两个以上的AP时，需要为每个AP设定不同的频段，以免共用信道发生冲突。
而很多用户使用的无线设备的默认设置都是Channel为1，当两个以上的这样的无线AP设备相“遇”时冲突就在所难免。
为什么现在无线信道的冲突如此让人关注，这除了家用或办公无线设备因为价格的不断走低而呈几何级数增长外，无线标准的天生缺撼也是造成目前这种窘境的重要原因：众所周知，目前主流的无线协议都是由IEEE（美国电气电工协会）所制定，在IEEE 认定的三种无线标准IEEE802.11b、IEEE802.11g、IEEE802.11a中，其信道数是有差别的。
基于802_11的多信道MAC协议性能分析
Fig . 1
Co mpar ison o f M A C 1, M A C 2, M A C 2R, and
M AC 2RB schemes. ( a ) M AC 1; ( b ) M AC 2; ( c ) M AC 2R; and ( d) M A C 2RB. 图1 M A C 1, M A C 2, M A C 2R, M A C 2RB 机 制 比 较 . ( a) M AC 1; ( b) M A C 2; ( c) M A C 2R; ( d) M AC 2R B
收稿日期 : 2007- 12- 18; 修回日期 : 2008- 12- 16 基金项目 : 国家自然科学基金项目 ( 60802024) ; 国家 八六三 高技术研究发展计划基金项目 ( 2005A A 121122, 2005A A 123820)
1652 关键词
计算机研究与发展
2009, 46( 10)
摘 要
multi channel MAC prot ocol; split channel; IEEE 802. 11; Markov model; distributed queue
为了改善无线网络中信道带宽的利用率 , 提高网络的吞吐量性能, 已有研究提出了采用多信道 MAC 协议的方法, 将单个信道分割成控制子信道和数据子信道进行联合使用. 针对基于 802. 11 DCF 的该类型 M AC 协议, 采 用离散 Markov 链对 DCF 的退避机制进行建模分析 , 研究了多信道下两种 MAC 机制的饱和吞吐量性能与信道带宽分配比例的关系, 分析了网络节点数、 数据分组大小和 DCF 竞 争窗口等对优化多信道带宽分配的影响 , 并将多信道 MAC 机制下的网络性能与单信道 M AC 机制进 行了对比. 分析和仿真结果表明, 采用优化的信道带宽分配 , 多信道的 M AC 机制可以一定程度上提高 网络的吞吐量性能. 但是 , 当允许控制帧以最大信道速率传输时, 多信道 MA C 机制吞吐量性能并不比 单信道 MAC 机制好.
WLAN各协议速率计算及比较(802.11g、802.11n、802.11ac)
802.11g关键技术：1.一次传输占用的时间固定为4微秒2. 所采用的64-QAM编码方式能够在每个子载波信道通过一次传输过程携带6bit的数据位3.802.11g采用的OFDM能够提供52个子载波信道（其中只有48个用于数据传输）4.64-QAM编码每次传输提供3/4的码率（即有效数据容量）802.11g速率计算：根据以上的计算因子，802.11g能提供的最大速率计算如下：（1秒/4微秒）×（6bit×48×3/4）=54Mbit/s802.11n速率计算：提速三大技术：MIMO、信道捆绑、GI根据上述计算方法，我们再来看看802.11n是如何通过各项技术来提升最大速率的。
1.首先802.11n在11g的基础上对OFDM调制方式进行了优化，将子载波信道的数量从52个提升至56个（其中只有52个用于数据传输），最大速率变成：2.其次802.11n对64-QAM编码技术进行了优化，将每次传输提供的码率从3/4提升至5/6，最大速率变成：3.接着802.11n可以工作的频宽从11g的20MHz变为40MHz，这样OFDM所能提供的子载波信道数量从56个进一步提升为112个，其中用来传输数据的子信道数量为108个，最大速率变成：4.另外802.11n在条件允许的基础上（当实际环境中的多径效应较小时）将OFDM两次传输之间的保护间隔时间从11a/b/g的800ns缩短为400ns，这样可以进一步将最大速率提升至5.最后，由于采用了MIMO技术，通过空间复用技术，在1-4条空间流的环境下最大速率将以150Mbit/s的1-4倍进行增长，即2条空间流达到300Mbit/s、3条空间流达到450Mbit/s、4条空间流达到802.11ac 速率计算：150M * 8/6 * 234/108 * 3 =1300M 每次传输数据量和子载波数量增加。
1、以前每次传输6位(64-QAM)，现在传输8位(256-QAM)。
基于IEEE 802.11(a)标准的信道估计与均衡技术
基于IEEE 802.11(a)标准的信道估计与均衡技术
艾渤;郝东来;葛建华
【期刊名称】《重庆邮电大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2003(015)001
【摘要】深入研究了无线局域网的信道估计与均衡技术,通过大量Matlab算法仿真分析,总结出适用于IEEE 802.11(a)标准的信道估计与均衡算法,指出各种算法的优缺点及应用场合,有益于无线局域网系统信道估计与均衡部分的硬件实现.
【总页数】5页(P72-76)
【作者】艾渤;郝东来;葛建华
【作者单位】西安电子科技大学综合业务网国家重点实验室,陕西西安,710071;西安电子科技大学综合业务网国家重点实验室,陕西西安,710071;西安电子科技大学综合业务网国家重点实验室,陕西西安,710071
【正文语种】中文
【中图分类】TN911.5
【相关文献】
1.基于OFDM的高速无线局域网标准IEEE 80
2.11a的同步和信道估计方法 [J], 赵亚红;吴伟陵
2.适用于IEEE 802.11a/g的联合信道估计和均衡算法 [J], 张朝龙;邱昕;亓中瑞;陈杰
3.基于IEEE802.11a标准协议的MIMO-OFDM系统信道估计 [J], 王晗;汪晋宽
4.IEEE 802.11p协议下基于交错导频的V2V信道估计 [J], 方勇;刘畅
5.IEEE 802三个新标准带来了什么——解读IEEE 802.3ah、IEEE 802.11i、IEEE 802.17标准 [J], 雷维礼
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基于IEEE802_11n的采样钟偏移估计算法
Journal o f Zhejiang U niv ersity ( Engineer ing Science)
浙
江
大
学
学
报( 工学版)
V ol. 43 N o. 4 A pr. 2009
DOI: 10. 3785/ j. issn. 1008 973X. 2009. 04. 011
第4期
徐元欣 , 等: 基于 IEEE 802 11n 的采样钟偏移估计算法
LБайду номын сангаас
663
( int er sym bo l int erf erence, ISI) 和子 载 波间 干 扰 ( int er channel int erf erence, ICI) , 使系统性能大 幅度降低. MIM O OFDM 系统的同步包括符号定时 同步、 载波频率同步 [ 7] 和采样钟同步 . 由于发送端和接收端在 A/ D 转换时采样钟频 率存在偏差, 引起 ICI, 而采样钟偏移的积累会引起 OF DM 符号窗的偏移 , 从而产生 ISI. ISI 可 以通过 OF DM 符号窗滑动来消除 , 而 ICI 必须在接收端补 偿采样钟偏 移来 消 除. Fecht el 等 人 介 绍了 在 OF DM 系统中采样钟同步的方法, 它们都是利用连 续或分 散 导 频信 号 完成 的 , 但 是没 有 对 M IM O OF DM 系统进行进一步研究 . 本文建立了采样钟偏移信号模型 , 简要介绍了 IEEE 802 11n 的帧结构, 分析了采样钟偏移对 MI M O OF DM 系统接收机性能的影响 , 提出了一种基 于 IEEE 802 11n 帧前导字中长训练序列的采样钟 偏移估计算法, 最后给出了该算法均方误差 ( mean square error, M SE ) 和 误 比 特 率 ( bit er ror rate, BER) 性能的仿真结果 . 式中: f r 和
适用于ieee802.11ag的联合信道估计和均衡算法
的 信 道 为 RMS（Root Mean Square）为 150 ns 的 ETSI⁃B
信道。自适应信道估计中的平滑滤波器参数 R s = 0.1 ，
W s = 2 ，自适应信道管理器（ACM）中判决门限 L o = 0.1 。
针对 IEEE 802.11a/g 支持的 8 种速率模式，进行了仿真
到的信号信噪比。在高信噪比情况下，W L (k) X L (k) 不再
占主要作用，滤波器引入的噪声 ε L (k) 开始占主要作用，
此时使用信道估计 H s (k) 反而会使系统性能降低，相反
图2
使用 LS 估计得到的 H e (k) 得到的效果要好于使用 H s (k)
算法结构框图
信道估计模块块由一个平滑滤波器和一个自适应
mance and computation complexity was realized. Simulation shows that it satisfies the requirements presented in IEEE 802.11a/g
and has higher accuracy and lower complexity than other conventional algorithms when trying to improve the performance of the
FLR > L o
FLR L o
（5）
式中：FLR 为判决函数，L o 为判决门限。 FLR 如式（6）
所示，L o 需要在仿真中确定。
N st 2
∑ [| Re(H (k) - H (k)) | + | Im(H (k) - H (k)) |]
基于IEEE802.11a的OFDM系统信道估计算法研究及实现
【 ｅ ｏｄ】ＩＥ ２１ａ ｃａｎｌ ｓｍ ｔｎ Ｆ Ｇ Ｋ ｙｗ ｒｓ Ｅ Ｅ８ ．ｌ； ｈｎｅ ｅ ｉａｏ ； Ｐ Ａ ０ ｔ ｉ
随着宽带无线通信技 术的飞速发展 以及 人们对 数据
业务的需求不断增加 ， 正交频分复用 （ ｒ ｏｏａ Ｆｅｕｎ Ｏｔ ｇｎｌ ｒｑ ｅ— ｈ
崔 丽珍 ， 孙瑞璇
（ 内蒙古科技大学 信息工程学院， 内蒙古 包头 ０４ １ ） １００
【 摘 要】 无线信道 的复杂性和 随机 性使 得信道估 计在无 线通信 系统 中的作 用尤 为重 要。针对 ＩＥ ０ ．ｌ 协议 以及 无线衰 Ｅ Ｅ８２ １ａ 落信道的特点， Ｍ Ｔ Ａ 在 Ａ Ｌ Ｂ环境下建立系统仿真模型， 采用相应的信道估计算法进行仿真。通过对算法性能以及复杂度的比较 选 择合适算 法并在此基础 上对算法进行 改进。将 改进后 的算 法在 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ硬 件平 台上 实现。仿真 结果 表 明， 算法是 一种 较为理 该
ｔ Ｉ２｝ ４Ｊ５ｊ Ｊ ８ｆ９Ｊ ０Ｉ ２ １ ｔ ｔＪ ｔ 晒 ｔ Ｊ ｔ ｌ Ｇ１ ｝Ｔ１ ｝ ２ ３￡ ７ｔ ｔ ｒ Ｉ Ｇ１
ｃ ｉ ｓ ｎＭ ｌｐｅｉｇ Ｏ Ｄ 以其高频谱利用率和 良好 ｙＤｖ ｉ ｕｔ ｌ ｎ ， Ｆ Ｍ） ｉｏ ｉ ｘ
的抗频率选择性衰落等优点 已经在许 多领 域得到 了广泛
【 ｂｔ ｃ】 ｈ ｍ ｌ ｉ ｎ ｎｏ ｎｓｏｔｅ ｉ ｌ ｓ ｈｎｅｍ ｋｓｈ ｌｏ ｅ ｈｎｅｅｔ ａｏ ｉｌ ｓ ｏ ｍ ｎ ａｏ ｓｍ ｐｒｃｌ － Ａ ｓ ａｔ Ｔｅｃ ｐｅ ｔａｄ ａｄｍ ｅｓｆｈ ｒｅ ａｎｌ ａｅ ｅｏ ｔ ａｎｌｓｍ ｔｎ ｎ ｒ ｅ ｍ ｕｉ ｔｎ ｙｔ ａｉ ａ ｒ ｏ ｘｙ ｒ ｗ ｅｓｃ ｔ ｒｅ ｆｈ ｃ ｉ ｉ ｉｗ ｅｓｃ ｃｉ ｓ ｅ ｔｕ ｒ
基于可变抽头长度的IEEE 802.11n信道估计方法
基于可变抽头长度的IEEE 802.11n信道估计方法刘云峰;陈淑敏;王洋;彭曦;徐元欣【期刊名称】《浙江大学学报（工学版）》【年(卷),期】2010(044)004【摘要】为了提高在不同信道冲激响应长度下无线局域网传输性能,提出一类基于可变抽头长度的MIMO-OFDM 信道估计方法.该类方法利用训练序列对信道进行估计,动态凋整抽头长度及位置,基于最小二乘原理完成一个较大点数的信道估计,估计噪声功率并确定噪声门限.根据IEEE 802.11n无线局域网信道模型中多群集效应,使用消去策略确定需要的抽头长度,存满足门限后对系统进行抽头长度更新后的最小二乘估计.分析及仿真结果表明,该类方法与传统MIMO-OFDM信道估计方法相比,节省了系统资源,估计性能有显著提高,尤其适用于较高信噪比及较大星座图调制的MIMO-OFDM系统.【总页数】6页(P681-686)【作者】刘云峰;陈淑敏;王洋;彭曦;徐元欣【作者单位】浙江大学,信息与通信工程研究所,浙江,杭州,310027;浙江理工大学信息电子学院,浙江,杭州,310018;浙江大学,信息与通信工程研究所,浙江,杭州,310027;浙江大学,信息与通信工程研究所,浙江,杭州,310027;浙江大学,信息与通信工程研究所,浙江,杭州,310027【正文语种】中文【中图分类】TN92【相关文献】1.基于IEEE 802.16a MIMO-OFDM系统的信道估计方法研究 [J], 董艳男;酆广增;朱琦2.基于可变抽头滤波器的信道估计的研究 [J], 谭恢勇;周新力;毕崇3.基于OFDM的高速无线局域网标准IEEE 802.11a的同步和信道估计方法 [J], 赵亚红;吴伟陵4.基于IEEE 802.11n CSI-Tool的Wi-Fi干扰研究和测量 [J], 戴寒怡;张弓5.基于有效抽头和进化规划算法的自适应水声信道估计 [J], 童峰;许肖梅;方世良因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
802.11n信道估计
号，所以可以将信道抽头h和循环移位产生的
相移合并：
h h e ~ i,m
j 2FTCmS i,m
上页等式可化简为
解方程组可得：
由以上可得，正交映射矩阵的引入使 MIMO系统中的信道估计成为可能。
可将信道估计推广到任意数量的空间流和接 收天线：
其中， ，
Yt1k
|
Yk t2
|
|Yk tNLTF
在平坦衰落信道中，各子载波的信道抽头 高度相关，子载波平滑可很大程度上降低 噪声的影响。
在频率选择性信道中，各子载波的信道抽 头相关性小，子载波平滑需要更为复杂的 算法。
802.11n高吞吐量训练区域和 MIMO信道估计
802.11n中HT-LTF用于MIMO信道估计 一个正交映射矩阵用于生成HT-LTF
hk yk / Lk 因为信道估计是为了均衡后来的OFDM符
号，而在数据检测中引入了信道估计中的 噪声影响。为了降低噪声的影响，需要对 子载波进行平滑。一个简单的方法是对子 载波k和其相邻的子载波做加权均值。
加权均值公式为：h~ k a hk1 b hk a hk1
2a b
在子载波平滑时，信道的特性必须考虑在 内：
Z
k t1
|
Zk t2
|
的维度是 ~
p
NSS NLTF
的维度是 |
Zk tNLTF
NRX NLTF
解方程组可得：
802.11n的信道估计
802.11a的信道估计
802.11a是以LTF为训练序列进行信道估计 的。在频域中第k个子载波的接收信息为：
其中 是ykLTFh的k 第Lkk个 z子k 载波， 是高斯白噪 声，Lk 是第k个子载波的信道频zk 率响应。
基于IEEE802.11a标准协议的MIMO-OFDM系统信道估计
基于IEEE802.11a标准协议的MIMO-OFDM系统信道估计王晗;汪晋宽
【期刊名称】《东北大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2008(029)007
【摘要】针对基于IEEE802.11a标准协议的多输入多输出-正交频分复用(MIMO-OFDM)系统信道估计问题,提出了一种在时域中进行最小二乘(LS)信道估计的方案,该方案的基本思路是根据发送端与接收端的时域信号来计算发射天线与接收天线之间的时域信道响应.为了保证LS信道估计的均方误差(MSE)最小,还提出了一种最优导频序列设计方案.对比传统的导频设计方法,该方案只需要少量的训练块,且不随天线数目的增加而增加,发射天线的数目也没有限制.该导频设计方案要求导频序列中每个导频的能量不但相等,而且不同发射天线中的导频序列需要相互相移正交.仿真实验验证了此算法的有效性.
【总页数】4页(P968-971)
【作者】王晗;汪晋宽
【作者单位】东北大学信息科学与工程学院,辽宁沈阳,110004;东北大学信息科学与工程学院,辽宁沈阳,110004
【正文语种】中文
【中图分类】TN911
【相关文献】
1.基于自适应调制、信道估计和编码的MIMO-OFDM VLC系统 [J], 张娜;任青青;何建强
2.基于改进TSVR的MIMO-OFDM系统信道估计及其原空间解法 [J], 李朔;雷为民;张伟
3.基于压缩感知的MIMO-OFDM系统自适应信道估计 [J], 李姣军;蒋扬;邱天;左迅;杨凡
4.基于自适应压缩感知的大规模MIMO-OFDM系统信道估计方法 [J], 胡奕旸;齐丽娜
5.基于自适应压缩感知的大规模MIMO-OFDM系统信道估计方法 [J], 胡奕旸;齐丽娜
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
802.11n协议详解
其中H的元素是任意一对收发天线之间的增益 星网锐捷通讯股份有限公司
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MIMO容量
M个子流同时发送到信道，各发射信号占用同一个频 带，因而并未增加带宽。若各发射天线间的通道响 应独立，则MIMO系统可以创造多个并行空间信道。 通过这些并行的信道独立传输信息，必然可以提高 数据传输速率。对于信道矩阵参数确定的MIMO信道 ，假定发射端总的发射功率为P，与发送天线的数量 M无关；接收端的噪声用N*1矩阵n表示，其元素是独 立的零均值高斯复数变量，各个接收天线的噪声功 率均为 ；ρ为接地端平均信噪比。此时，发射信 号是M维统计独立，能量相同，高斯分布的复向量。 发射功率平均分配到每一个天线上，则容量公式为
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时间分集
时间分集
频率分集：一般使用于OFDM或跳频扩频 码分集：获得抗信道频率选择性的多个 信号分支方法。例如RAKE 时间隐分集：克服时变信道衰落的一种 方法。如交织＋纠错编码、ARQ
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空间分集
空间分集分为空间分集发送和空间分集接收两个系统 。其中空间分集接收是在空间不同的垂直高度上设置 几副天线，同时接收一个发射天线的微波信号，然后 合成或选择其中一个强信号，这种方式称为空间分集 接收。接收端天线之间的距离应大于波长的一半，以 保证接收天线输出信号的衰落特性是相互独立的，也 就是说，当某一副接收天线的输出信号很低时，其他 接收天线的输出则不一定在这同一时刻也出现幅度低 的现象，经相应的合并电路从中选出信号幅度较大、 信噪比最佳的一路，得到一个总的接收天线输出信号 。这样就降低了信道衰落的影响，改善了传输的可靠 性。
BPSK QPSK 4QAM 8QAM 8PSK 16PSK 16QAM 32QAM 64QAM
无线传输协议802.11n解析
IEEE 802.11n技术解析目录前言 (2)1. 产生背景 (2)2. IEEE 802.11n关键技术 (2)1.1物理层关键技术 (3)1.1.1 MIMO技术 (3)1.1.2 OFDM技术 (4)1.1.3 40MHZ绑定技术 (5)1.1.4 FEC（Forward Error Correction）技术 (5)1.1.5 Short Guard Interval (GI)技术 (5)1.2 MAC层关键技术 (5)1.2.1 帧聚合技术 (5)1.2.2 块确认（Block ACK）技术 (7)1.2.3 802.11n速率计算方法 (7)3. 802.11n与802.11b/g的兼容性 (8)4. IEEE 802.11n应用前景 (8)4.1家庭环境 (8)4.2企业环境 (8)4.3校园与城市网络 (9)5. 结论 (9)前言日前百度发布了一款小度wifi，将其插入电脑可以创建一个小型无线局域网，方便大家更便捷的接入互联网。
在这款产品中应用了最新的无线传输协议——IEEE 802.11n协议。
高达600Mbps的传输速率，100Mbps的净吞吐量以及很好的向前向后兼容性，奠定了IEEE 802.11n在无线局域网中的重要地位。
接下来我们将更全面的了解一下该无线传输协议。
1.产生背景在当今各种无线局域网技术交织的战国时代，WLAN、蓝牙、HomeRF、UWB等竞相绽放，但IEEE802.11系列的WLAN是应用最广泛的。
自从1997年IEEE802.11标准实施以来，先后有802.11b、802.11a、802.11g、802.11e、802.11f、 802.11h、802.11i、802.11j等标准制定或者酝酿，但是WLAN 依然面临带宽不足、漫游不方便、网管不强大、系统不安全和没有杀手级的应用等。
就像当今VoIP应用中一个全新的领域VoWLAN那样，虽被业内人士看作是WLAN最有希望的杀手级应用，却因为这四个“不”，很难进一步发展。
基于80211n协议信道估计算法
LS估计值可以表示为：
^
H R W k
NSTS ,k NSTS ,k
=
H k
+N
k
W NSTS
,k
802.11n多OFDM符号时域与频域信道 估计
MIMO OFDM信道估计系统模型
802.11n多OFDM符号时域与频域信道 估计
为了简化系统，下面仅考虑一根接收天线的情况， 首先考虑单个OFDM的信道估计
其中：X t X0 t , ,XNT 1 t K NT K维
H
t
=[HT 0
t
,
,HT Nt 1
t ]T
H 0
t
H
Nt 1
t
NT K 1维
F M
K
FM M
0
0
NT
K
NT
L维
K FMM
802.11n多OFDM符号时域与频域信道 估计
假设时变无线信道在P个OFDM符号内保持不变，P 个符号内的接收信号：
引入归一化K点IFFT酉矩阵：
F K
1
WK00
K
WK(K 1)0
W 0( K 1) K
,WK
j 2
e K
1
WK(K 1)(K 1)
0
定义映射矩阵M将hi (t) 从 L1 维映射 到 K 1维， M的上部是 L L维的
M
0 0
1 0
单位矩阵，下部位(K L) L 维的零矩阵
0
0
定义： 频域信道响应：Hi t Hi t,0, , Hi t, K 1T 时域信道相应：hi t hi (t,0), , hi (t, L 1)T
两者关系可表示为：
L1
802.11n速率计算
802.11n速率计算目录1、802.11n的关键技术 (1)1.1MIMO(多输入多输出)技术 (1)1.2 Short Guard Interval (GI) (2)1.3 40MHz绑定技术 (2)2.802.11n速率计算 (2)3.阿德利亚802.11n设备速率 (3)4.问题讨论 (4)1、802.11n的关键技术1.1MIMO(多输入多输出)技术多入多出(MIMO)技术是无线通信领域智能天线技术的重大突破。
MIMO技术能在不增加带宽的情况下成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率。
普遍认为，MIMO将是新一代无线通信系统必须采用的关键技术。
在室内，电磁环境较为复杂，多经效应、频率选择性衰落和其他干扰源的存在使得实现无线信道的高速数据传输比有线信道困难。
多径效应会引起衰落，因而被视为有害因素。
然而研究结果表明，对于MIM0系统来说，多径效应可以作为一个有利因素加以利用。
通常，多径要引起衰落，因而被视为有害因素。
MIMO系统在发射端和接收端均采用多天线(或阵列天线)和多通道。
MIMO的多入多出是针对多径无线信道来说的。
下图所示为MIMO系统的原理图。
传输信息流S(k)经过空时编码形成N个信息子流Ci(k)，i=l，……，N。
这N个子流由N个天线发射出去，经空间信道后由M个接收天线接收。
多天线接收机利用先进的空时编码处理能够分开并解码这些数据子流，从而实现最佳的处理。
特别是，这N个子流同时发送到信道，各发射信号占用同一频带，因而并未增加带宽。
若各发射接收天线间的通道响应独立，则MIMO系统可以创造多个并行空间信道。
通过这些并行空间信道独立地传输信息，数据率必然可以提高。
MIMO将多径无线信道与发射、接收视为一个整体进行优化，从而可实现高的通信容量和频谱利用率。
这是一种近于最优的空域时域联合的分集和干扰对消处理。
当基于MIMO同时传递多条独立空间流（spatial streams），如下图中的空间流X1,X2，时，将成倍地提高系统的吞吐。
3 基于IEEE802_11a标准的OFDM信道估计技术研究与实现_
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东南大学硕士学位论文
第三章 IEEE802.11a 物理层标准介绍
1}
(3-2)
3.3.3 SIGNAL域
OFDM的训练符号后面为SIGNAL符号，它包含来自于MAC层提交的发送向 量(TXVECTOR)中的速率和长度信息，速率信息指的是数据包中剩余部分所采用 的调制方式和编码速率。对于SGNAL这个单独的符号，协议规定按照数据速率为 6Mbit/s时的步骤进行调制，即卷积编码速率为1/2，调制方式为BPSK，但是SIGNAL 符号的内容不进行扰码。
在 IEEE802.11b 推出之后，IEEE802.11a 小组也正在研究更高频段、更高速率 的标准，以满足多媒体通信对无线局域网更高传输速率的要求。IEEE802.11a 标准 采用的是 5GHz 的频段，物理层上采用 OFDM 技术。IEEE802.11a 的最高传输速 率为 54Mbit/s，室内传输距离达到 50 米。 IEEE802.11g
TFFT :IFFT/FFT 间隔
3.2μs（1/ΔF）
TPREAMBLE:PLCP 前导信息间隔
16μs(TSHORT + TLONG )
TSINGAL:SIGNAL 符号长度
4.0μs
TGI:保护间隔
0.8μs（TFFT/4）
TGI2:训练符号保护间隔
1.6μs（TFFT/2）
TSYM：OFDM 符号时间
3.1 主流 WLAN 标准及其特点
IEEE802.11 协议于 1997 年正式提出，使用免许可证的 2.4GHz ISM 频段，速 率可以支持 2Mbit/s，室内传输距离支持 100 米，其中物理层支持三种调制方式： 红外传输、直接序列扩频（DSSS）和跳频扩频（FHSS）。该标准定义了物理层和 媒体访问控制规范，允许无线局域网及无线设备制造商建立互操作网络设备。 IEEE802.11b
IEEE802.11p协议下一种改进的车载信道估计算法
《工业控制计算机》2020年第33卷第6期∗国家自然科学基金资助(61673253)随着车联网的迅猛发展,实现安全可靠的车载通信愈来愈紧迫,基于IEEE802.11p 协议[1]的DSRC 标准的提出就是为了应对相对速度快、多径效应明显的车载无线通信环境。
对基于IEEE802.11p 协议的车载信道进行可靠快速的信道估计是保障安全车载通信的前提。
但车载通信环境具备速度快、散射体分布复杂、信道变化快等特点,对于安全信息的传输要求有极高的可靠性和极低的通信时延,而IEEE802.11p 协议的帧结构中导频数量很少,无法通过导频来追踪车载信道的快速变化,且通过训练符号获得的初始估计很快就会过时[2],因此在现有的导频结构基础上,通过何种手段获取精确的车载信道估计成了研究的关键。
目前已有大量的车载信道估计方面的研究。
已有的算法中主要以基于数据导频的信道估计算法为主,包括STA 算法[2],CDP 算法[3]。
这类基于数据导频的方法虽然提升了估计性能,但是该类方法会因为估计过程中的检测误差而出现严重的误差传播,导致系统无法通信。
文献眼4演基于CDP 算法提出了WSUM 算法,该算法在CDP 算法的基础上利用导频以及数据导频构建更新矩阵来对估计结果进行频域插值更新,在更充分利用符号相关性的基础上,同时也克服了CDP 算法对信道变化敏感的问题,但是噪声对系统的影响无法忽略,该算法没有对估计结果进行去噪;文献[5]提出在判决反馈方法中加入时域截断技术[6]来消除部分噪声,即DD-TT 算法。
虽然DD-TT 考虑了噪声对系统的影响,但是没有充分利用传输符号的相关性和导频数据,并且时域截断技术只取前几个信道抽头,对其他信道抽头并未做筛选,该方式会忽略部分包含有效信息的信道抽头,导致估计性能的下降。
本文基于WSUM 算法提出一种改进的车载信道估计算法,该算法通过对WSUM 算法的频域插值过程进行了改进并融入一种基于离散傅里叶变换(DFT )的去噪技术来消除误差传播对系统的影响。
基于NS2的802.11n D信道模型实现
基于NS2的802.11n D信道模型实现尹春雷;文光俊;冯正勇【期刊名称】《计算机工程》【年(卷),期】2011(037)003【摘要】By analyzing channel model mechanism of Markov stochastic process, the channel modeling scheme of 802,11 n is studied and the simulation module of 802.11n channel model D is implemented in NS2 software environment based on corresponding Look Up Table(LUT) which includes Channel Capacity(CC), Packet Error Rate(PER) and Signal to Noise Ratio(SNR). It verifies the accuracy of this module through comparing simulation results with TGn standard model. The module provides efficient physical layer channel simulation foundation for the research and improvement of the 802.11 n protocol.%分析马尔科夫随机过程信道建模机制,研究802.11n信道建模方案,基于查找信道容量、误包率、信噪比三者之间对应关系表格的方法,在NS2软件中实现802.11n D信道模型仿真模块.通过比较NS2仿真结果和TGn参考模型验证该模块的准确性,为后续相关802.11n协议的研究与改进提供有效的物理层信道仿真基础.【总页数】3页(P99-101)【作者】尹春雷;文光俊;冯正勇【作者单位】电子科技大学通信与信息工程学院,成都,611731;电子科技大学通信与信息工程学院,成都,611731;电子科技大学通信与信息工程学院,成都,611731【正文语种】中文【中图分类】TP393【相关文献】1.多时间尺度短波信道模型在NS2环境下的实现 [J], 江川;黄国策;王炳和;陈玙2.基于NS2的无线地下传感器网络信道模型的扩展与实现 [J], 许珏;张钢3.基于NS2的无线地下网络信道模型仿真 [J], 李文治;张钢;郑莉4.一种基于NS2的多信道网络模型的建立和性能检测 [J], 果然;谭学治;徐贵森5.基于NS2的规定轨迹的运动模型的实现与性能分析 [J], 彭枫因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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定义映射矩阵M将hi (t ) 从 L 1 维映射 L 到 K 1 维， M的上部是 L L维的 O L 单位矩阵，下部位( K L) L 维的零矩阵 由以上定义可将时域和频域的关系写成矩阵形式：
H Hi t FK M hi t
1 M 0 M 0 M 0
Y (t ) Y (t 1) PK 1维 Y @ M Y ( t P F I Sk
其中 PN PHTLTF N , N LS估计值可以表示为：
^
N DLTF
PNSTS
DLTF
Hk R NSTS ,k WNSTS ,k = Hk +N k WNSTS ,k
802.11n多OFDM符号时域与频域信道 估计
MIMO OFDM信道估计系统模型
802.11n多OFDM符号时域与频域信道 估计
为了简化系统，下面仅考虑一根接收天线的情况， 首先考虑单个OFDM的信道估计 定义： 频域信道响应：H t @ H t , 0 ,L , H t , K 1 T h t @ h ( t , 0), L , h ( t , L 1) i i 时域信道相应： i 两者关系可表示为：
H0 t T T H t =[HT t , L , H t ] M NT K 1维 0 Nt 1 H t Nt 1
K FMM L FM M O 0 L
M NT K NT L维 K FMM 0
802.11n协议下LS算法的计算
因为PHTLTF 是正交矩阵，对于不同的空间流 NSTS 和不同的 OFDM符号 NDLTF，并且 NSTS NDLTF ， 伪随机矩阵可表示 为： 1 1 1 H H H H
WNSTS ,k =Sk PNSTS PNSTS PNSTS
STS STS
802.11n多OFDM符号时域与频域信道 估计
假设时变无线信道在P个OFDM符号内保持不变，P 个符号内的接收信号： 其中：
Y =XH+N Y =XFMh +N
N (t ) N (t 1) PK 1维 N @ M N ( t P 1) T XT (t P 1) PK NT K 维
802.11n多OFDM符号时域与频域信道 估计
上述接收信号可写成： Y (t )=X (t )H t +N (t ) Y (t )=X (t )FM h t +N (t ) 其中：X t X 0 t ,L
, X NT 1 t K NT K 维
1 1 1 1
1 1 1 1
1 1 1 1
H12 (k ) H11 (k ) H 22 (k ) H 21 (k ) Hk M M H N Rx 1 (k ) H N Rx 2 (k )
L L O L
H1Nss (k ) H 2 Nss (k ) M H NRx Nss (k )
基于802.11n协议信道估计算法
802.11n协议下信道估计算法的计算 802.11n多OFDM符号时域与频域信道估计
802.11n协议下LS算法的计算
802.11n协议下接收信号表达式： RHTLTF ,k = Hk Sk PHTLTF +Nk 其中
PHTLTF
1 1 1 1
WHTLTF ,k =U H UU H
1
其中 是US P 因为 Sk为+1或-1，所以
k
HTLTF
广义逆矩阵(伪逆矩阵)
P
1 H HTLTF
WHTLTF ,k =Sk P
H HTLTF
P
HTLTF
上述分析的是4个空间流和4个LTF符号的情况，在 802.11n协议中空间流是可变的
T i i i
H i t , k hi (t , l )e j 2 kl / K , k 0,L K 1
l 0
L 1
802.11n多OFDM符号时域与频域信道 估计
引入归一化K点IFFT酉矩阵：
00 WK L 1 FK @ M O K ( K 1)0 L WK 0( K 1) WK 2 j M , WK e K ( K 1)( K 1) WK
T t时刻接收的噪声： N (t ) @ N (t , 0), L , N (t , K 1) 由以上定义t时刻接收信号可表示成： Y (t ) X (t )H t N(t )
Nt i 1 Nt i i H Y (t ) X i (t )FK M h i t N(t ) i 1
L O L
0 M 1 0 M 0
802.11n多OFDM符号时域与频域信道 估计
做如下定义： T Y (t ) @Y (t , 0), L , Y (t , K 1) t时刻频域接收信号： t时刻第i根天线发射信号：
X i (t , 0) L X i (t ) @ O M L 0 M X i (t , K 1) 0
R HTLTF ,k 和N k 分别是维度为N RX N LTF 接收信号和噪声 Sk 是LTF序列的一个子载波，是标量
802.11n协议下LS算法的计算
根据LS准则，为了得到信道频率响应估计值，作如下 推导：
R HTLTF ,k WHTLTF ,k = Hk Sk PHTLTF WHTLTF ,k +N k WHTLTF ,k =Hk +N k WHTLTF ,k