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摘要 无线局域网m i m o o f d m 技术改变了传统单发单收的无线传输模式。以高速率、 高吞吐量为目标，该技术综合了正交频分复用技术强抗干扰的特性，和多输入多输 出技术高信道容量的优势。m i m o ，o f d m 技术在无线局域网i e e e8 0 2 1 1 n 协议中得 到采用。 针对i e e e8 0 2 1 1 n 草案2 0 版本，本文通过理论分析和算法仿真，重点研究了几 种适用于2 x 2 s u i 相关信道，m i m o o f d m 传输系统的信道估计方法。 本文首先介绍了无线局域网技术的背景，并阐述了标准化组织和理论学者的贡 献，以及无线局域网相关技术的研究方向。 其次，本文研究了i e e e8 0 2 1 l n 草案2 0 版本所给出的发射机结构，详细说明 了高吞吐量模式下i e e e8 0 2 1 l n 物理层帧结构及各字段在接收端的作用，并进一步 分析了训练序列的生成过程。另外，本章具体讨论了m i m o o f d m 系统框架，还介 绍了多输入多输出( m i m o ) 、正交频分复用( o f d m ) 的技术原理和性能特点。之 后，详细阐述了一种正交空时分组编码a l 锄。埘编解码过程。 m i m o 无线信道及其建模是本文研究的重要内容之一。针对无线信道多径衰落、 时延扩展以及多天线相关等特性，讨论了莱斯和瑞利两种常用的信道模型，并构建 了2 2s u i 相关信道模型，推导了其信道冲激响应表达式。 本文重点描述了三种m i m o o f d m 系统的信道估计算法，分别是：l s 、l m s 和r l s 。提出在2 2s u i 相关信道模型下，上述三种方法的改进和应用方案，仿真 结果验证了三种改进算法的性能。新算法较传统方案，在信道估计和空时译码过程 中引入收发天线相关参数，消除了天线互扰对接收性能的影响，提高了传输性能。 尤其在发射天线相关参数未知情况下，本文创新性地提出了一种利用长训练序列和 短训练序列进行联合信道估计的算法。 本文算法的分析设计融入了相关信道的数学模型，但尚有很多内容值得后续研 究，包括：相关信道建模、推广相关信道的信道估计算法和简化方法以及空时编码 技术等。 关键词：i e e e8 0 2 1i n ，m i m o o f d m ，信道估计，相关信道 a b s t r a c t w i r e l e s sl a nm i m o o f d mh a sc h a n g e dt h ew a yo fw i r e l e s st r a n s m i s s i o n 、枋t 1 1 o n l yo n et r a n s m i t t i n ga n t e n n aa n do n er e c e i v i n ga n t e n n a i ta i m sf o rh i g ht r a n s m i s s i o nr a t e a n dh i g ht h r o u g h p u t , a n di tc o m b i n e so f d mw h i c hh a st h es t r o n ga b i l i t yo fp r e v e n t i n g i n t e r f e r e n c ew i t hm i m ow h i c hh a st h e a d v a n t a g e s o fh i g hc h a n n e l c a p a c i t y m i m o o f d mh a sb e e na d o p t e db yw l a ni e e e8 0 2 1in b a s e do ni e e e8 0 2 1ind r a f t2 0 ，t h i st h e s i sf o c u s e so nc h a n n e le s t i m a t i o nf o r m i m o o f d ms y s t e mf o r2 x2 s u ic o r r e l a t e dc h a n n e lm o d e l ，w i t ht h e o r e t i c a la n a l y s i s a n da l g o r i t h ms i m u l m i o n f i r s t l y ，t h eb a c k g r o u n do fw l a ni si n t r o d u c e d , t o g e t h e r 、柝t 1 1c o n t r i b u t i o no f s t a n d a r d i z a t i o no r g a n i z a t i o n sa n ds c h o l a r s t h er e s e a r c ha d v a n c e so nt h ek e yt e c h n i q u e s o fw l a na r ea l s op r e s e n t e d s e c o n d l y ，t h et r a n s m i t t e ra n dt h ep h yf r a m es t r u c t u r ef o ri e e e8 0 2 1i na r ea n a l y z e d i nt h et h e s i s ，a sw e l la st h eg e n e r a t i o no ft r a i n i n gs e q u e n c e a tt h es a m et i m e ，t h e f r a m e w o r ko fm i m o o f d mt r a n s m i s s i o ns y s t e mi s b u i l t ，a n dt e c h n i c a lp r i n c i p l eo f m i m oa n do f d ma r ei n t r o d u c e dr e s p e c t i v e l y l a t e r , a l a m o u t i ，ak i n do fs p a c e t i m e b l o c kc o d e ( s t b c ) i sa l s op r e s e n t e d m i m ow i r e l e s sc h a n n e la n dm a t h e m a t i c a lm o d e l sa r es t u d i e da l s o c o n s i d e r i n g w i r e l e s sc h a n n e lc h a r a c t e r i s t i c so f m u l t i p a t hf a d i n g ，d e l a ys p r e a da n dc o r r e l a t i o nb e t w e e n a n t e n n a s ，r i c i a n & r a y l e i g hf a d i n gc h a n n e lm o d e l sa r ed e s c r i b e d ，t h e nac h a n n e lm o d e l c a l l e d2 x2s u i i sb u i l t a n dt h ee x p r e s s i o no fc h a n n e li m p u l s er e s p o n s ei sd e d u c e d t h i sw o r kp u t sa ne m p h a s i so nt h r e ec h a n n e le s t i m a t i o na l g o r i t h m s ，i n c l u d i n gl e a s t s q u a r e ( l s ) ，l e a s tm e a ns q u a r e ( l m s ) a n dr e c u r s i v el e a s t s q u a r e s ( e d 。s ) t h ee n h a n c e d a l g o r i t h m sf o r 2x2s u ic o r r e l a t e dc h a n n e lm o d e la r ep r o p o s e d ，w i t hs i m u l a t i o nr e s u l t s i m p l y i n gt h e i rp e r f o r m a n c e c o m p a r i n g 谢mt h et r a d i t i o n a la l g o r i t h m s ，a n t e n n ac o r r e l a t e d p a r a m e t e r sa r ei n t r o d u c e di nc h a n n e le s t i m a t i o na n dt h ep r o c e s so fd e c o d i n g ，a n d t r a n s m i s s i o np e r f o r m a n c ei si m p r o v e d e s p e c i a l l yi nt h et r a n s m i t t i n ga n t e n n ac o r r e l a t e d p a r a m e t e ru n k n o w nc i r c u m s t a n c e s ，a ni n n o v a t i o n a lc h a n n e le s t i m a t i o na l g o r i t h mw h i c h t a k e su s eo ft h el o n g & s h o tt r a i n i n gs e q u e n c ei sp r o p o s e d t h o u g hc o n s i d e r i n gc h a n n e le s t i m a t i o na n dc h a n n e lc o r r e l a t i o n ，t h et h e s i sl e a v e s m u c ht od oi nt h ef u t u r e ，w h i c hi n c l u d e sc o r r e l a t e dc h a n n e lm o d e l i n g ，c h a n n e le s t i m a t i o n a l g o r i t h m & s i m p l i f i e dm e t h o df o re x t e n s i o n a lc o r r e l a t e dc h a n n e lm o d e l ，s p a c e t i m e b l o c kc o d e ( s t b c ) ，a n ds oo n k e yw o r d s ：i e e e 8 0 2 1in , m i m o o f d m ，c h a n n e le s t i m a t i o n ，c o r r e l a t e dc h a n n e l i l l 浙江大学硕士学位论文 第一章绪论 人类社会已经进入信息时代。先进的通信技术是信息化的基础，当前各种无线 通信业务和宽带数据业务得到了空前的发展。但随之而来的问题是，无线资源，尤 其是频谱资源变得越来越紧张，如何提高频谱利用效率，提供高速、可靠的宽带数 据业务已经成为新一代通信技术研究的焦点。 无线局域网技术是当前通信技术的一个重要分支。近年来，多输入多输出 ( m i m o ) 系统作为无线局域网研究中的一个重大突破，因其能够充分利用空间资源， 在不增加系统带宽和天线发射功率的情况下，有效对抗无线信道多径衰落的影响， 从而大大提高了通信系统的频谱利用率和信道容量。而正交频分复用( o f d m ) 是目 前公认的易于实现频谱资源控制的传输技术，可以通过频率的组合或裁剪实现频谱 资源的高效利用，还可以灵活控制、分配时间、功率及空间等有限资源。 在这一背景下，m i m o o f d m 传输系统及其相关技术就具有十分重要的理论研 究价值。作为下一代无线通信系统的核心技术之一，m i m o o f d m 已经越来越受到 通信领域学者及设备开发商的广泛关注。 1 1无线局域网技术背景 二十世纪九十年代以来，全球范围内无线通信技术得到前所未有的发展。其中， 无线局域网( w l a n ， w i r e l e s sl o c a la r e an e t w o r k ) 技术发展势头迅猛，得到广泛 运用。无线局域网是一种以无线信道作为传输媒介的通信网技术，是在有线网络的 基础上发展起来的，使终端具有可移动性，能快速、方便的解决有线方式不易实现 的连通问题。它的出现和发展满足了人们在任何时间、任何地点与任何人进行交流 沟通和信息共享的愿望和需求。带宽更宽，速度更快是今后各种应用业务发展的必 然趋势。 目前，多种无线标准和规范争夺激烈，主要包括i e e e8 0 2 11 系列、h i p e r l a n 2 、 h o m e r f 和中国自己制定的w l a ng b l 5 6 2 9 11 - 2 0 0 3 系列标准等，它们各有特点， 应用领域也不尽相同。其中，i e e e8 0 2 1 1 系列仍是现在发展和支持的主流标准。 i e e e 在1 9 9 8 1 9 9 9 年制订完成8 0 2 1 l b ，即w i f i 。i e e e8 0 2 1 1 b 规定采用2 4 g h z 频带，调制方法采用补偿码键控( c c k ，c o m p l e m e n t a r yc o d ek e y i n g ) 。c c k 源于 直序扩频技术，多种速率机制的媒体访问控制( m a c ) 确保当工作站之间的距离过 长或干扰太大、信噪比低于某个门限值时，传输速率能够从1 l m b p s 自动降到 浙江大学硕士学位论文 5 5 m b p s ，或者根据直序扩频技术( d s s s ) 调整到2 m b p s 和1 m b p s 。i e e e8 0 2 1 1 b 对无线局域网通信的最大贡献是可以支持两种速率5 5 m b p s 和11 m b p s 。 与此同时，i e e e 还制订了i e e e8 0 2 1 1 a ，它使用o f d m 多承载波调制具有较好 得多径性能，可提供8 个信道，支持的最高平均传输速率为5 4 m b i t s 。 2 0 0 3 年，i e e e8 0 2 1 l g 作为使用2 4 g h z 无线频带的i e e e8 0 2 1 1 b 的高速版而制 定。但是为了实现5 4 m b p s 的传输速度，i e e e8 0 2 1l g 采用了与i e e e8 0 2 1 1 b 不同的 正交频分复用调制方式。为了兼容i e e e8 0 2 1l b ，i e e e8 0 2 1 1 9 还具备使用与i e e e 8 0 2 1 1 b 相同的调制方式进行通信的功能，可以根据不同的通信对象切换调制方式。 2 0 0 4 年1 月，i e e e 成立了一个新的工作组制定速度更高的标准，即i e e e8 0 2 1 1 n 。 2 0 0 7 年1 月i e e e8 0 2 1 1 工作组在英国伦敦举行了第1 0 1 次会议，对修改后的i e e e 8 0 2 1 1 n 草案1 1 0 版本进行投票。同年3 月，草案2 o 版本最终定稿。i e e e8 0 2 11 n 正式标准有望在2 0 0 8 年1 0 月最终通过。 目前，i e e e8 0 2 1 l n 标准的制定已取得重大进展，m i m o o f d m 技术是其物理 层的核心技术，可以工作在2 4 g h z 或5 g h z 无线频带上，能提供o f d m4 0 m h z 的 信道带宽，最多支持4 副发射天线和4 副接收天线，峰值传输速率可达6 0 0 m b p s 。 虽然，离该标准正式出台有待时日，但是i e e e8 0 2 1 1 n 高吞吐量的显著优势已经成 为i n t e l 、c i s c o 、a r u b a 、s m c 等公司技术研究的热点，他们已经相继推出支持该标 准草案的芯片和产品，提前抢占8 0 2 1 l n 市场。 i e e e8 0 2 1l a b g n 问主要参数的对比如表1 1 所示。 表1 1 i e e e8 0 2 1i a b g n 主要参数 i e e e 、 ，l a n 物理层最高速 标准 率 调制技术空间流数目信道带宽无线频带 8 0 2 1 l b 1 1 m b p s d s s s c c kl2 0 m h z2 4 g h z 8 0 2 1 l a 5 4 m b p s o f d ml2 0 m h z 5 g h z d s s s c c k 8 0 2 i l g 5 4 m b p s l2 0 m h z2 4 g h z o f d m d s s s c c k2 0 m h z 4 0 8 0 2 1 l n 6 0 0 m b p s 1 ，2 ，3 或42 4 g h z 或5 g h z m l m o o f d mm h z 2 浙江大学硕士学位论文 1 2 课题研究意义 在无线局域网技术研究领域，i e e e8 0 2 1 1 n 协议草案已经受到包括设备制造商、 服务提供商等广泛的关注，相关技术的突破具有重大研究意义和应用前景。 根据i e e e8 0 2 1 1 n 协议草案2 o 版本，在数据传输速率方面，8 0 2 1 1 n 突破i e e e 8 0 2 1 1 a 及i e e e8 0 2 1 1 9 提供的5 4 m b p s 传输速率上限，可以达到1 0 8 m b p s ，甚至到 6 0 0 m b p s ；同时，利用m i m o 与o f d m 技术的结合，i e e e8 0 2 1 1 n 不但使传输速率 得到极大提升，还提高了无线传输质量。 在信道带宽方面， i e e e8 0 2 1 1 n 支持4 0 m h z 信道带宽，同时向下支持i e e e 8 0 2 11 a b g 所使用的2 0 m h z 信道带宽。在o f d m 多载波调制技术的支持下，使用更 宽的4 0 m h z 信道可以大幅提升传输性能。 在兼容性方面，i e e e8 0 2 1 1 n 采用软件无线电技术，使得w l 蝌的兼容性得到 极大改善。i e e e8 0 2 1 1 n 不但可以实现前后兼容，而且可以实现w l a n 与无线广域 网络的结合，比如3 g 4 g 新一代无线移动通信技术。 正是i e e e8 0 2 1 1 n 在传输速率、信道带宽以及兼容性等多方面的技术优势，本 文选择i e e e8 0 2 1 1 n 协议作为课题研究对象。 m i m o o f d m 技术是实现i e e e8 0 2 1 l n 物理层协议的一项关键技术，它的研究 和应用已经深入到无线宽带数据的传输中，信号的同步、检测和信道估计等相关的 接收技术正逐步深入研究并走向成熟，是公认的下一代无线通信系统的核心技术之 一。 目前m i m o o f d m 系统的一个重要的研究方面是它的信道估计。无线信道估计 是无线局域网m i m o o f d m 系统实现的关键。由于无线信道具有多径、时变等特点， 并且当系统采用空时编码时，接收端在准确知道信道特性的情况下才能进行有效的 译码，因此准确的信道估计对无线系统尤为重要。在m i m o o f d m 系统中，随着发 射机和接收机上的天线数目的增加，信道估计计算的复杂度迅速提升，估计的性能 也有所下降。因此人们一直在努力寻找一些信道估计的算法，这些算法应用信道模 型的一些特性来提高估计的性能，并降低计算的复杂度。 因此，将m i m o o f d m 信道估计技术应用于无线局域网领域，对i e e e8 0 2 1 1 n 协议草案的正式颁布和相关应用技术进行研究具有重大的理论和现实意义。 3 浙江大学硕士学位论文 1 3 无线局域网相关技术研究现状 由于高速、宽带无线局域网技术契合了现有以及今后高吞吐量多媒体业务的发 展方向，一些科学技术团体和标准化组织，像美国电气电子工程师协会( i e e e ) 给 予了相当积极的支持，并制定了一系列网络标准或协议推进无线局域网向着高速率、 高带宽、频谱高效利用率的方向不断前进。为了推动无线通信技术发展及产业化， i e e e 继1 9 9 9 年7 月通过8 0 2 1l a b 、2 0 0 3 年6 月通过8 0 2 1 1 9 等无线局域网协议之 后又提出了全新的i e e e8 0 2 1 1 n 标准，已于2 0 0 7 年3 月通过了i e e e8 0 2 11 n 草案 2 0 版本，并有望在2 0 0 8 年表决成为正式标准。 i e e e8 0 2 1 1 n 协议主要内容涉及宽带无线局域网物理层( p h y ) 和媒体访问控制 层( m a c ) 【1 】。尽管i e e e8 0 2 1 1 n 的正式标准仍未通过，不过可以肯定的是i e e e 8 0 2 1 1 n 将会采用m i m o o f d m 技术作为其物理层实现的系统平台。文献【2 3 】【2 4 】中 详细阐述了无线通信应用背景下，数字移动信道条件中正交频分复用( o f d m ) 的基 本原理，指出正交频分复用能有效抵抗频率选择性衰落，增强传输性能。而适用于 无线衰落信道环境的多天线系统原理在文献【2 2 】进行了详细的讨论。m i m o 技术利用 多副天线实现多发多收，利用空间复用增益成倍提高信道容量，或者利用空间分集 增益提高信道传输的可靠性，从而降低误码率 2 2 1 1 6 1 。 当前，无线局域网m 1 m o o f d m 系统关键技术的研究主要集中在信道估计、信 道建模等方面。 准确的信道估计是保证m i m o o f d m 系统传输质量，发挥其优越性的关键所 在。根据接收端已知信息的不同，可以将现有的信道估计算法归纳为三大类 4 8 】，分 别是基于训练序y u 导频的信道估计算法( 非盲算法) 、半盲的信道估计算法，以及 盲估计算法。其中，半盲的方法通过指导训练模式和跟踪模式两个步骤得到信道估 计值。在指导训练模式中，接收机在已知的短训练序列的指导下得到对信道的估计， 该短训练序列只是在传输有用数据阶段前的有限时间范围内发送。开始数据传输后， 切换到跟踪模式【4 9 】。文献【4 9 】介绍了盲估计算法的基本原理。盲估计利用信道的统 计信息，如循环平稳特性等进行信道估计【5 1 】【5 2 】。由于无需传输导频信号和训练序 列，从而节约了开销，提高了系统的有效数据传输效率，但此类算法处理数据量大， 算法复杂，收敛速度慢，在实际中很少使用。 i e e e8 0 2 1 1 n 帧结构中提供了相当丰富的训练序n 1 1 ，因此计算复杂度相对较 低、易于实现的非盲信道估计算法更为实用。文献【3 】中提出了一种基于正交训练序 列的经典的信道估计算法，称为最小二乘( l s ) 算法。为了能有效提高频谱利用率， 文献【2 】推导了最佳训练序列( o v i m a lt r a i n i n gs e q u e n c e ) 设计公式。文献【4 】提出了 一种适用于m i m o 系统简化的l s 算法，有效避免了原算法中矩阵求逆运算。基于 4 浙江大学硕士学位论文 自适应滤波器的结构和原理 3 9 】，文献 4 2 4 3 1 分别阐述了两种自适应的信道估计算 法l m s 和r l s 。迭代的l m s 算法利用最陡下降法( s d a ) ，采用固定或变化的 步长逐步逼近线性滤波器的最佳系数。相对于l m s ，r l s 算法虽然计算复杂度有所 提升，但在信噪比较低的情况下，时域信道估计值的收敛性和精确度也有显著改善。 如何更准确得对实际m i m o 信道进行建模也是当前无线通信领域研究的热点之 一。受实际地理环境、收发端相对移动性等诸多因素的不同，对无线信道的数学建 模也有许多不同的方法【5 5 】，主要分为统计性模型( 或者叫经验模型) 、确定性模型 和半确定性模型三类。其中，相关矩阵法( 一种半确定模型) 体现了空间信道之间 的相关性，它利用实际测量的数据或信道统计信息得到空间信道的各种参数( 多径 时延等) ，然后由这些参数推出信道空间相关矩阵。文献【5 4 】所介绍的s u i 信道模型 就是一种典型的相关矩阵建模。 以无线通信和m i m o 信道容量为研究背景，文献【1 1 】讨论了空时分组编码的理 论细节，详细介绍了m i m o o f d m 接收机系统空时码的设计。差分空时调制、b l a s t 系统及其他空时处理方法等内容在该文中也有所涉及。空时分组码的正交设计准则， 保证了发射符号具有正交空时结构，构成完全时域分集【1 7 】。受到高速无线通信系统 多径、移动等特性的影响，文献【1 5 】【1 6 】集中分析了空时编码设计结构，以及空时编 码的传输性能。 在以上关键技术研究的推动下，m i m o o f d m 系统必将在无线局域网领域中得 到推广和应用，但大量机制还有待探讨。 1 4 本文主要贡献和内容安排 本文针对i e e e8 0 2 1i nm i m o o f d m 系统的信道估计算法展开工作，深入研究 了非迭代的估计算法和迭代的估计算法。在整个研究过程中，采用理论分析和计算 机仿真相结合的方法来处理问题，主要进行了下面几个方面的工作： 1 本文在研究无线信道衰落特征和天线相关特性的基础上，深入讨论了2 2s u i 相关信道模型：详细研究了i e e e8 0 2 1 l n 草案2 0 版本物理层协议；重点研究了 m i m o o f d m 技术原理；并结合协议建立了基本的m i m o o f d m 系统仿真平台。 2 根据无线局域网的特点，确定本文主要研究时变、多径及多天线相关等信道特 征下基于训练序列的信道估计方法。本文对现有的时域最小二乘( l s ) 信道估计算法 进行了深入研究，在此基础上提出了一种基于2 2s u i 相关信道模型的改进算法。并 且编写了上述算法的仿真代码，验证了算法的最小均方误差( m s e ) 和误码率( b e r ) 性能。 5 浙江大学硕士学位论文 3 基于正交训练序列，本文先后详细分析了两种时域自适应的信道估计算法，即 l m s 和r l s 。接着就s u i 相关信道模型分别对l m s 和r l s 算法进行了改进。在严密 推导上述两种自适应算法的基础上通过计算机仿真，验证、比较、分析了这些算法的 相关性能参数。 论文总共分为五章，除本章外其余各章的结构安排如下： 第二章i e e e8 0 2 1 1 n 物理层协议及关键技术。本章首先介绍了i e e e8 0 2 1l n 草 案2 0 版本物理层的有关内容，重点研究i e e e8 0 2 1 1 n 物理层帧结构及各字段的含义 和作用；其次，阐述了i e e e8 0 2 1 l n 物理层实现的关键技术，包括o f d m 基本原理、 m i m o 技术以及m i m o o f d m 系统；本章最后讨论了空时编码技术的基本原理。 第三章首先介绍了无线通信信道的一般特性，包括衰落特性、多径时延扩展特 性、多普勒频移信道参数及天线相关性等。随后讨论了几种常见的无线衰落信道模 型。本章主要研究了一种相关信道模型2 2 s u i 相关信道模型。该信道模型从 m i m o 系统实际角度出发，引入了两个天线相关系数。该信道模型将作为第四章研 究信道估计算法的基础。 第四章着重讨论了m i m o o f d m 系统中的时域信道估计算法。本章从最4 - 乘 ( l s ) 信道估计算法出发，阐述了该算法的基本原理，接着在2 2 s u i 相关信道模 型基础上，将原有算法上进行改进，并给出了改进前后算法的仿真性能对比。随后， 我们分析了两种常用的自适应信道估计算法一l m s 和r l s 的基本原理，并结合 2 2 s u i 相关信道模型推导了其改进步骤，随后通过计算机仿真验证、比较算法有效 性参数，并和原算法进行了比较。 最后，第五章对全文内容进行总结，提出本课题有待于进一步深入研究的问题， 并展望该领域的研究发展趋势。 6 浙江大学硕士学位论文 第二章i e e e8 0 2 1i n 物理层协议及关键技术 虽然i e e e8 0 2 1 1 a 、g 标准的峰值平均速率高达5 4 m b p s ，但对于无线局域网中 音视频等多媒体业务而言，该速率仍远远达不到要求。于是，i e e e 制定一项全新的 高速无线局域网标i e e e8 0 2 1i n 。i e e e8 0 2 1 1 n 内容横跨媒体访问控制层( m a c ) 和物理层( p h y ) 。值得一提的是，i e e e8 0 2 1 1 n 物理层协议引入了m i m o o f d m 技术，通过在o f d m 传输系统中采用阵列天线实现空间分集，提高了信号质量，并 增加了多径容限，使无线网络的有效传输速率有质的提升。将m i m o 与o f d m 技术 相结合而应用的m i m o o f d m 技术，i e e e8 0 2 1 1 n 在支持2 4 g h z 频段和5 g h z 频 段的基础上，无线传输的质量和速度都得到极大提升。为了提高整个网络的吞吐量， i e e e8 0 2 1 1 n 还对单一媒体访问控制层( m a c ) 协议进行了优化，改变了数据帧结 构，增加了净负载所占的比重，减少管理检错所占的字节数大大提升了网络的吞吐 量。有关媒体访问控制层( m a c ) 的内容本文不作具体讨论。 下面，本章将就i e e e8 0 2 1 1 n 草案2 o 版本物理层有关内容及关键技术展开讨 论。 2 1i e e e8 0 2 1 1 n 物理层协议 i e e e8 0 2 1 1 n 草案2 0 版本详细描述了高吞吐量模式( h t ，h i g ht h r o u g h p u t ) 下的m i m o o f d m 系统。i e e e8 0 2 1 1 n 草案2 0 版本主要有以下几方面的改进： 支持改进的o f d m 技术。通过使用更高的最大码率和略宽的带宽来改进i e e e 8 0 2 1l a g 标准所用的o f d m 技术。 改善的吞吐率和数据传输速率。协议使用2 4 g h z 或者5 g h z 频带，2 0 m h z 及 4 0 m h z 的带宽。 利用m i m o 技术改善性能，同时支持空时分组编码( s t b c ，s p a c e t i m eb l o c k c o d i n g ) 和波束成形技术( b f ，b e a mf o r m i n g ) 。i e e e8 0 2 1 1 n 协议支持4 x 4 ：4 的 天线布局，即发送天线的最大数量是4 ；最多可以设置4 副接收天线；数据空间流的 上限为4 路。m i m o 技术不但能利用多路信号的差异性大大增强了接收机从传输信 号获取有效信息的能力，而且m i m o 空分复用( s d m ，s p m i md i v i s i o nm u l t i p l e x i n g ) 技术可以在一个信道频率上同时传送多路独立信号。等等这些物理层规定是i e e e 8 0 2 1 1 n 系统高速率、高吞吐量性能的有力保障。 7 浙江大学硕士学位论文 除了上述特性之外，i e e e8 0 2 11 n 有良好的向下兼容性。i e e e8 0 2 1 1 n 草案2 0 版本提供了一种混合传输模式( m i x e dm o d e ) ，该模式下i e e e8 0 2 1 1 a 或者i e e e 8 0 2 11 9 允许被嵌入到i e e e8 0 2 11 n 物理层的传输帧当中。 2 1 1i e e e8 0 2 1 1 n 协议概述 i e e e8 0 2 1 1 n 草案2 0 版本物理层主要参数如表2 2 所示。 表2 2i e e e8 0 2 1 l n 草案2 0 版本建议的物理层主要参数 载波频率 2 4 g h z 5g h z 调制技术 b p s k 、q p s k 、1 6 q a m 、6 4 q a m 带宽 2 0 m h z 4 0m h z 编码技术l d p c 卷积码 天