基于IEEE802.11n的OFDM-MIMO物理层仿真

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1、华中科技大学硕士学位论文基于IEEE802.11n的OFDM-MIMO物理层仿真姓名：翁母勇申请学位级别：硕士专业：信息与通信工程指导教师：黄全亮2010-05-20华中科技大学硕士学位论文摘要近年来，无线局域网（WLAN）技术经历了快速的发展。WLAN在5GHz和2.4GHz频段分别执行802.11a和802.11b标准，与最初的54Mbps的数据传输速率相比，执行标准后，数据传输速率可达108Mbps。在无线局域网应用方面，如HDTV（高清晰度电视）的视频流，需要的数据比特率比802.11g所支持的还要高。随着无线局域网产业的逐渐成熟，对吞吐量和性能的更高需求，也将促使链路预

2、算和空间分集的改进技术运用到802.11g产品中。因此，针对802.11n标准，为了开发新的修正案，也就是为人所知的802.11n标准，在2003年成立了一个高吞吐量任务组。这个特殊的组命名为802.11n任务组（TGN）。成立802.11n标准是为了提高无线局域网的吞吐量，在802.11n标准修订案的初步发展时期，人们期待可能潜在的更高的吞吐量（例如：更快的下载速度）和更大的覆盖范围（距离）。在802.11n最近的草案（草案11.0）中，物理层的数据传输速率可达600Mbps。通过使用多个发射天线和多个接收天线，可以得到这么高的数据传输速率，称之为多输入多输出（MIMO）和正交

3、频分复用（OFDM）的联合技术。为了得到比单天线系统大得多的吞吐量（单天线系统2倍或4倍的吞吐量），以及根据环境得到更大的信号接受范围，802.11n标准使用了空分复用（SDM）、发射波束形成、空时编码（STBC）和MIMO技术。在针对802.11n物理层近一年的研究时间里，我学到了许多应用在802.11n中的新技术。在早期的802.11g标准中，最主要的技术是OFDM技术，OFDM的优点是易于实现，而且有效地使用频率资源，很好地解决了选择性衰落效应问题。在802.11n草案中，最大的优势是将OFDM和MIMO技术联合起来，得到了很高的频谱利用率，并且增大了吞吐量。在发射端，OF

4、DM-MIMO系统同时通过多个天线传输独立的OFDM调制数据。在接收端，经过OFDM解调后，MIMO对每个子信道的数据进行解码，并且在所有的子信道上，通过相应的传输天线来提取数据。这些技术可以分为两部分。针对吞吐量的技术有：星座映射（M_QAM）、码率、空间流和信道带宽。针对可实行性和性能方面的技术有：前向纠错（FEC），OFDM，空时分组码和波束形成。结合802.11n物理层的理论，本文使用MATLAB里的Simulink做了一系列的仿真。通过仿真的结果可以得到接收信号的波形和信号空间位置，并且仿真了基于信道性能的数据传输速率，还仿真了在不同系统下，误比特率（BER）、误包率（

5、PER）和吞吐量的差别。此外，针对仿真结果的分析和对比，本文给出了关于WLAN系统的一些结论。关键词：OFDM，MIMO，IEEE802.11n，WLAN和无线通信系统II华中科技大学硕士学位论文AbstractInrecentyears,therehasbeenarapidgrowthinthedeploymentofwirelesslocalareanetworks(WLAN).Standards802.11aand802.11bdepictthestandardsforWLANimplementationsinthe5GHzand2.4GHzbandsrespectivel

6、y;withrawdataratesupto54Mbpsandthestandards-plustechniqueshaveachieveddataratesupto108Mbps.WithnewWLANapplications,suchaswirelessHDTV(HighDefinitionTeleVision)videostreaming,demandhigherdataratesbeyondthosesupportedby802.11g.AstheWLANindustrymatures,thedemandforhigherthroughputandhigherperfor

7、mancehavespurredtheadoptionoflinkbudgetandspatialdiversityimprovementtechniquesinto802.11gproducts.Sothat,ahighthroughputtaskgroupwithin802.11wasformedin2003todevelopanewamendmenttothe802.11standardforWLANnetworksthatbeknownasIEEE802.11nStand