基于MIMO技术的IEEE802.11n协议研究与实现

摘要

随着人们对无线通信技术的依赖和需求越来越高，原本有限的频谱资源日益捉襟见肘，无线传输环境也变得越来越复杂。新的无线通信技术必须要有更快的传输速率、更大的网络容量以及更高的可靠性。MIMO（ Multiple-Input Multiple-Output）技术作为一种通过采用多根发射、接收天线从而做到在无线信道中产生多条并行数据通道的技术，在不需要额外频段的情况下极大的提高了系统的传输速率和通信质量。新一代无线局域网标准IEEE802.11n协议在传统协议的基础上采用了MIMO技术，将传输速率由54Mb/s提升至300Mb/s。
　　本文主要在MIMO技术分析的基础上深入研究了802.11n协议，设计了一个4*4MIMO的完整通信链路，并在WARP上搭建了一个基于真实的无线信道环境的验证平台。
　　本文首先对IEEE802.11n协议的做了一个基本的介绍。阐述了802.11n协议的特点和优势，就802.11n协议的关键技术：向前纠错编码、短保护间隔、最大合并比和信道捆绑给出了详细的说明。在802.11n协议的基础上，分析了MIMO技术和 OFDM技术的原理，并给出了 MIMO+OFDM系统模型。其次，分析了802.11n协议中的三种 MIMO技术：信道估计、空时编码和 MIMO信号检测的原理。并对各技术中的不同算法进行了仿真分析，对比了在不同信噪比（SNR）情况下的误码率（BER）。
　　基于IEEE802.11n协议，本文设计了一个4*4MIMO的完整通信链路，对整个系统模型进行了模块化划分。发射端的主要模块有调制、导频信号、空时编码、天线映射、快速傅里叶逆变换和加循环前缀，然后发送的信号经过无线信道到达接收端，接收端对接收到的信号进行逆向解码，主要分析的模块有 MIMO检测和解调，并对整个链路在MATLAB上进行了仿真分析。
　　本文在最后针对真实的无线信道环境，基于 WARP搭建了一个实时通信协议的仿真平台，验证了前面设计的4*4MIMO系统性能，并进行了真实的视频传输。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 MIMO简介

1.3 802.11协议发展概况

1.4 WARP平台简介

1.5 论文的主要工作及结构

第二章 IEEE802.11n协议概述

2.1 IEEE802.11n协议综述

2.2 IEEE802.11n帧结构

2.3 IEEE802.11n协议关键技术

2.4 MIMO+OFDM系统

2.5本章小节

第三章IEEE802.11n中MIMO关键算法及仿真

3.1信道估计

3.2空时编码

3.3MIMO信号检测

3.4本章小节

第四章4*4 MIMO的IEEE802.11n标准实现

4.1 802.11n协议的系统设置

4.2 802.11n协议的发射端结构

4.3信道模型（Multipath Channel）

4.4 802.11n协议的接收端结构

4.5 802.11n协议的仿真与分析

4.6 本章小节

第五章 基于WARP平台实时测试结果与分析

5.1 WARP平台参数及环境设置

5.2基于WARP平台的实时收发测试

5.3基于WARP平台的802.11n协议实时测试

5.4本章小节

第六章 结束语

6.1工作总结

6.2发展与展望

致谢

参考文献

作者硕士期间取得的学术成果