无线通信系统物理层的传输方案设计样本.doc

（无线局域网场景）
一、PBL问题二：
试设计一种完整无线通信系统物理层传播方案，规定满足如下指标:
1.Datarate：54Mbps，Pe<=10-5withEb/N0lessthan25dB
2.20MHzbandwidthat5GHzfrequencyband
3.Channelmodel：设系统工作在室内环境，有4条径，无多普勒频移，各径相对时延为：[0246]，单位为100ns，多径系数服从瑞利衰落，其功率随时延变化呈指数衰减：[0-8-16-24]。
请给出如下成果：
A.收发机构造框图，重要参数设定
B.误比特率仿真曲线（可假定抱负同步与信道预计）
二、系统选取及设计设计
1、系统规定
20MHz带宽实现5GHz频带上无线通信系统；
速率规定：R=54Mbps；
误码率规定：Pe<=10^(-5)。
2、方案选用
依照参数规定，选取802.11a作为方案基准，并在此基本上进行某些改进，使实际系统达到设计规定。
802.11a中对于数据速率、调制方式、编码码率及OFDM子载波数目拟定如表1所示。
Datarate
(Mbits/s)ModulationCodingrate
(R)Codebitspersubcarrier
(NBPSC)CodedbitsperOFDMsymbolDatabitsperOFDMsymbol
(NDPSC)6BPSK1/2148249BPSK3/41483612QPSK1/22964818QPSK3/4296722416-QAM1/24192963616-QAM3/441921444864-QAM2/362881925464-QAM3/46288216表1802.11a定义数据速率、调制方式、编码码率及OFDM子载波数目
与时延扩展、保护间隔、循环前缀及OFDM符号持续时间有关参数如表2所示。
ParameterValueNSD:Numberofdatasubcarries48NSP:Numberofpilotsubcarries4NST:Numberofsubcarries,total52(NSD+NSP)ΔF:Subcarrierfrenquencyspacing0.3125MZ(=20MHz/64)TFFT:IFFT/FFTperiod3.2μs(1/ΔF)TPREAMBLE:PLCPpreambleduration16μs(TSHORT+TLONG)TSIGNAL:DurationoftheSIGNALBPSK-OFDMsymbol4.0μs(TG1+TFFT)TG1:G1duration0.8μs(TFFT/4)TG2:G2duration1.6μs(TFFT/2)TSYM:Symbolinterval4μs(TG1+TFFT)TSHORT:Shorttrainingsequenceduration8μs(10*TFFT/4)TLONG:Longtrainingsequenceduration8μs(TG2+2*TFFT)表21802.11a定义与时延扩展、保护间隔、循环前缀及OFDM符号持续时间有关参数
参照原则选取OFDM系统来实现，详细参数选取如下述。
3、OFDM简介
OFDM基本原理是将高速信息数据编码后分派到并行N个互相正交子载波上，每个载波上调制速率很低(1/N)，调制符号持续间隔远不不大于信道时间扩散，从而可以在具备较大失真和突发性脉冲干扰环境下对传播数字信号提供有效保护。OFDM系统对多径时延扩散不敏感，若信号占用带宽不不大于信道相干带宽，则产生频率选取性衰落。OFDM频域编码和交织在分散并行数据之间建立了联系，这样，由某些衰落或干扰而遭到破坏数据，可以通过频率分量增强某些接受数据得以恢复，即实现频率分集。
OFDM克服了FDMA和TDMA大多数问题。OFDM把可用信道提成了许各种窄带信号。每个子信道载波都保持正交，由于她们频谱有1/2重叠，既不需要像FDMA那样多余开销，也不存在TDMA那样多顾客之间切换开销。
过去多载波系统，整个带宽被提成N个子信道，子信道之间没有交叠，为了减少子信道之间干扰，频带与频带之间采用了保护间隔，因而使得频谱运用率减少，为了克服这种频带挥霍，OFDM采用了N个交叠子信道，每个子信道波特率是1/T，子信道间隔也是1/T，这时各个子载波之间是正交，因而在收端无需将频谱分离即可接受。由于OFDM容许子载波频谱混叠，其频谱效率大大提高，因而是一种高效调制方式。OFDM频谱如图1所示。

图1OFDM信号频谱示意图
可以证明这种正交子载波调制可以用IFFT来实现。需要指出是OFDM既是一种调制技术，也是一种复用技术。图2给出了OFDM系统框图，在系统中调制解调是使用FFT和IFFT来实现。

图2OFDM系统框图
3、参数拟定
在OF