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1、 802.11p车载无线通信链路仿真毕业设计1 绪论.11.1课题背景 .11.2车载无线通信的发展与现状 .11.3研究目的： 31.4研究方法与研究容 .42 IEEE 802.11P的物理层规 .52.1 IEEE 802.11p物理层组成与功能 .52.2 IEEE 802.11p系统参数 .62.3 IEEE 802.11p的PPDU帧结构与编码 72.3.1 PPDU帧结构 .82.3.2 PPDU编码过程 .93 基本原理介绍 .113.1FFT算法的基本原理 .113.2信道编码的原理介绍 .133.2.1子生成元表示法 133.2.2卷积编码器的状态图表示 143.2.3卷积
2、编码器的网格图表示 153.3OFDM技术的基本原理 .163.3.1 OFDM的数学表示 173.3.2 OFDM信号的频谱 .173.3.3 采用IDFT/DFT实现调制解调 .183.4MIMO技术的基本原理 .184 802.11P无线通信链路仿真平台搭建 .214.1 802.11p无线链路层参数设定与信息序列生成 .214.1.1 根据802.11a协议规设定仿真参数 .214.1.2 信息序列生成 .224.2 802.11p无线链路层系统仿真 .224,2,1 信道编码 .234.2.1.1 卷积编码与序列打孔 234.2.1.2 卷积码的译码 .234.2.1.3 理想维特比
3、译码 244.2.1.4 截断维特比译码 274.2.2 交织与调制技术 .274.2.2.1交织与解交织 284.2.2.2调制与解调 .294.2.3 天线分集与空时编码 .314.2.3.1 发射分集与接收分集 314.2.3.2 空时编码与解码 324.2.4 插入导频 .334.2.5 添加循环前缀 .344.2.6 添加训练序列 .364.2.7 仿真信道模型 .374.2.7.1 高斯(AWGN)信道与多径信道 .384.2.7.2 信道估计技术 .394.2.8 同步算法 .424.2.8.1 分组检测 .424.2.8.2 符号定时 .444.2.8.3 频偏估计 .454.
4、2.8.4 载波相位跟踪 465 结论 .48致谢 .49参考文献 .50 / 1 绪论1.1课题背景进入新世纪，伴随着现代信息技术与计算机技术的快速发展，交通运输业作为一个古老的行业也迅速崛起，使得生活更加便捷和高效。汽车不再仅仅是的方便出行的工具，而是包含了安全、环保、舒适、娱乐、办公与服务于一体的智能化汽车。现代电子科技、计算机技术和通信技术的融合不断加深，汽车开始具备了各种电子产品的功能，这更加提高了汽车部的高速信息互通处理的要求。私家车开始走入更多的家庭，虽然使得人们的出行更加便捷，但是汽车数目的剧增导致了社会更方面的问题：拥挤的交通，交通事故频发，预测道路状况的复杂性不断提高等等。
5、因此，如何让汽车更加安全的行驶，交通更加有效的管理，车与主干网的信息交换（如路况信息，电子地图，车商务，位置速度信息）等不断引起人们的热切关心。汽车之间高效和通信是人们始终奋斗的终极理想。因为一般情况下汽车是在快速移动，但是汽车通信前不允许很长的建立连接的时间，再加上道路情况十分复杂，汽车间快速的相对运动使得无线链路物理层的设计困难重重。现有的无线通信协议如802.11a，802.11b等都不能满足这样恶劣情况下的高速通信，因此，人们不断努力寻找一种全新的无线通信协议来解决高速的车载通信所带来的困难。1.2车载无线通信的发展与现状车载无线通信的发起可以追溯到欧洲智能交通系统，早在1949年，爱
6、尔兰车辆通信工作组（PGVC）成立，IEEE汽车技术协会由此诞生。1992年，欧盟确立了CEN/TC287工作组以实现道路运输，交通运输信息通信(RTTT)等智能交通的标准化。美国在1990年成立了智能交通系统的领导和协调机构IVHS。1994年IVHS更名为ITS（Intelligent Transportation Systems）。从此以后，世界上就统一将智能交通系统叫做ITS。它的目标是构建新时代的“公路交通智能化”，最终能够解决交通事故、交通混杂、资源浪费等交通运输中存在的严重问题。考虑到车载通信的实际情况和特殊的要求，IEEE 802.11工作小组在2010年11月提出了802.1
7、1p标准专门用于提供高速的车载无线通信的标准。车载无线通信技术由以下8各部分：1）车载导航系统；2）车载无线通信系统；3）安全报警系统；4）行车状态记录系统；5）多媒体播放系统；6）数据采集系统；7）语音识别系统；8）地理信息系统系统。车载无线通信的主要容由以下四部分构成：（1）：车通信 车通信的通信距离一般小于数十米，覆盖了车辆部的所有围，一般采用了无线传输，有着传输速度快、抗噪性能高等优点，在语音通话和通信设备接口方面运用十分广泛。现在十分流行的短距离无线通信技术是蓝牙技术(Bluetooth)。（2）：车外通信 车外通信：汽车和汽车以外的通讯设备进行信息交换，它通信覆盖围是四类无线通信方
8、式中最大的，有效通信距离可以达到几百公里。车外通信的主要应用是：1）GPS全球定位系统；2）汽车导航。车外通信技术的目标是实现汽车在高速移动的情况下可以进新信息的高速可靠传输，当前应用于车辆无线通信的技术有：1）2G，2.5G、3G、3.5G蜂窝系统；2）全球定位系统(Global Positicming Syslem，GPS)等技术。（3）：车路通信 车路通信：车辆与车辆以外的设备(如路边基站等)进行无线通信，主要应用包括：1）电子自动缴费系统；2）车辆智能指挥调度系统；3）环境数据采集系统等。当前应用十分成熟的技术包括：1）微波通信技术；2）红外通信技术；3）专用短程通信技术(Dedica
9、ted Short Range Communications，DSRC)等。（4）：车间通信 车间通信：多动点之间进行信息的双向传输，在汽车安全、汽车防碰撞等的提醒与防止方面应用十分广泛，由于车间通信对安全性能，实时性需求非常高。目前采用的技术有微波技术，红外技术、专用短程通信技术等等。表（1）为四种车载通信技术所采用的标准。 表（1） 车载无线通信技术比较IEEE 802.11p作为IEEE 802.11协议在车载通信方面的扩展，主要是对DSRC的媒体访问控制层(MAC)和物理层(PHY)标准进行了设定。IEEE 1609标准是以802.11p无线通信协议作为它的基础标准的高层标准，这是IE
10、EE针对无线通信技术在车辆环境下的应用时给出的通信系统架构和一系列服务接口的标准化方法，使得热点间的切换更加先进、更加支持时变的移动环境、提高通信的安全性、增强了通信系统的性能等。在IEEE 802.11p（即WAVE,Wireless Access in the Vehicular Environment）系统中与802.11a有很多相似之处。1）使用的正交频分复用(OFDM)技术，只是物理层的一些参数在802.11a上进行了调整。例如，带宽变为10 MHz，这降低了802.11p的信息传输速率为327 Mbit/s；2）802.11p的工作频率为5.8505.925 GHz。802.11p是用于车载无线通信（或称专用短距离通讯，Dedicated Short Range Communications，DSRC）系统中的，它是美国交通部（U.S. Department of Transportation）基于欧洲针车辆间的通信网络而提出的，包括道路智能电子缴费系统、车辆安全和车商业贸易系统等。这个计划最终的目标是建设一个允许车辆和车辆，车辆和路边无线通信设备进
