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实习成绩批阅教师日 期 毕业顶岗实习报告实习名称 毕业顶岗实习报告 实习单位 专业年级 电子信息工程1011班 学 号 2010118504210 学生姓名 谭清哲 指导教师 徐全元 2014 年 4 月 18 日2014届毕业生顶岗实习报告本人的毕业顶岗实习是在校内完成的，是准备好完成毕业设计无线局域网HiperLAN2研究。通信技术，特别是数字通信技术近年来发展非常迅速，它的应用越来越广泛。通信从本质上来讲就是实现信息传递功能的一门科学技术，它要将大量有用的信息无失真、高效率地进行传输，同时还要在传输过程中将无用信息和有害信息抑制掉。可见，通信已成为信息科学技术的一个重要组成部分。由于传输信道的频带资源总是有限的，因此提高传输效率是通信系统所追求的最重要的指标之一。在现代通信系统中，使用更多的是数字调制方式。和模拟调制相比，数字调制具有更好的抗噪声性能和更强的抗信道衰落能力。选题的依据、目的、要求、工作量大小：无线局域网是迅速发展中的计算机网络工程与技术的亮点，是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。它是在不采用传统缆线的同时，以无线多址信道作为传输媒介，利用电磁波完成数据交互，并为通信的移动化、个性化和多媒体应用提供了可能，实现了传统有线局域网的功能，解决了一些有线网络无法解决的难题。而由欧洲ETSI提出的技术标准HiperLAN2则代表了当今无线局域网的高端水平。它采用OFDM作为物理层，因而可以有效对抗多径干扰，提高数据速率。另外由于采用和802.11a相同的物理层，因此它们可以共享一些相同的部件，从而在较大的范围内降低系统的成本。 在本次毕业设计中，首先掌握OQPSK和32QAM的调制方法，分析OQPSK和32QAM对HiperLAN2物理层传输特性和对整个HiperLAN2物理层的影响，作出定量分析和定量分析曲线。然后对缩短卷积码的性能、特点、交织技术的应用、突发干扰信道进行较深入的研究，得出每种技术对HiperLAN2系统的影响以及参数改变时对传输特性影响的定量关系。此设计工作量较大，首先掌握MATLAB软件的使用、无线局域网HiperLAN2的基本原理，用M文件和simulink模块实现HiperLAN2系统，对系统性能做出定量分析，最后要完成毕业论文的撰写，大约需要十六周左右的时间。课题的主要内容和意义：无线局域网是迅速发展中的计算机网络工程与技术的亮点，代表了当今无线局域网高端水平的HiperLAN2与802.11a分别是欧洲ETSI与IEEE提出的技术标准。在物理层上HiperLAN2和802.11a几乎完全相同，它采用OFDM技术，最大数据传输速率为54Mbit/s。HiperLan2的特点是：高速传输、面向连接、支持QoS、自动频率配置、支持小区切换、安全保密、网络与应用无关。HiperLAN2标准定义了许多支持无线网络功能的信令和测量方法。HiperLAN/2标准是对目前无线接入系统的补充，与其他蜂窝系统比较，它的户外移动性虽然受到限制，但适用面广，可在典型的应用环境如办公室、家庭、展览厅、机场、火车站等热点地区，向终端用户提供高速数据传输。本设计首先要求掌握OQPSK和32QAM的调制方法，分析OQPSK和32QAM对HiperLAN2物理层传输特性和对整个HiperLAN2物理层的影响，作出定量分析和定量分析曲线。然后对缩短卷积码的性能、特点、交织技术的应用、突发干扰信道进行较深入的研究，得出每种技术对HiperLAN2系统的影响以及参数改变时对传输特性影响的定量关系。通过本次设计，提高自身的动手和编程能力，加固了对无线局域网HiperLAN2的理解，对自身的综合能力也有一定的提高。拟采用的研究方法、技术路线及预期成果：依据对无线局域网HiperLAN2的理解，使用M文件和simulink模块对HiperLan2系统的物理层进行仿真实现，对系统性能做出定量分析。对学生的要求： 在规定的时间内学习MATLAB/simulink 的建摸、仿真实验方法。掌握无线局域网物理层的建模、仿真实验研究方法。深入了解HiperLAN2及802.11a系统物理层的技术特点以及传输特性。为了使数字信号在有限带宽的高频信道中传输，必须对数字信号进行载波调制。如同传输模拟信号时一样，传输数字信号时也有三种基本的调制方式：幅移键控(ASK)、频移键控(FSK)和相移键控(PSK)。它们分别对应于用载波（正弦波）的幅度、频率和相位来传递数字基带信号，可以看成是模拟线性调制和角度调制的特殊情况。理论上，数字调制与模拟调制在本质上没有什么不同，它们都是属正弦波调制。但是，数字调制是调制信号为数字型的正弦波调制，而模拟调制则是调制信号为连续型的正弦波调制。在数字通信的三种调制方式（ASK、FSK、PSK)中，就频带利用率和抗噪声性能（或功率利用率）两个方面来看，一般而言，都是PSK系统最佳。所以PSK在中、高速数据传输中得到了广泛的应用。HiperLAN2的简单介绍：随着无线和移动通信的快速发展、多媒体应用的出现以及Internet接入的需求量的增加，要求新一代无线局域网技术可以提供更高的数据率。而HiperLAN/2是顺应时代潮流而由欧洲ETSI提出的目前最为完善的WLAN协议。与其它蜂窝系统比较，它的户外移动性虽然受到限制，但适用面广，可在典型的应用环境如办公室、家庭、展览厅、机场、火车站等热点地区，向终端用户提供高速数据率和高性能。 HiperLAN/2 与HiperLAN/1的对比：HiperLAN/2是由欧洲电信标准协会（ETSI）提出的，并在HiperLAn/1的基础上进行改进而得到的，HiperLAn/1标准采用5G射频频率，可以达到上行20Mbps的速率，采用GMSK（调制前高斯滤波的最小频移键控）技术。在同样的频段上HiperLAN/2上行速率已经达到54Mbps，采用的是OFDM（正交频分复用）技术。HiperLan/2系统同3G标准兼容。HiperLAN/2网络协议栈具有灵活的体系结构，很容易适配并扩展不同的固定网络。 HiperLAN/1主要是为异步数据传输方式所提出的标准，其MAC层协议采用带冲突检测的载波侦听多址CSMA/CD）的接入方式。可看出，HiperLAN/1标准的MAC层采用的CSMA/CD策略是一种竞争的机制，它不能保证用户的服务质量QoS）要求。针对此缺陷，ETSI才提出了新的标准HiperLAN/2，HiperLAN/2标准能够提供用户的QoS保证。 HiperLAN/2与802.11a的对比：HiperLAN/2和802.11a都工作在5GHz的频带上，能够提供的最大传输速率都可以 无线局域网技术HiperLAN/2 7 达到54Mbps，两者之所以选择5GHz的频带，是因为分配5GHz频带的频谱可以满足wLAN吞吐量不断增长的需要，并且可以有效避免与微波炉等工作在24GHz频段上的其他系统发生冲突，增强了其抗干扰的能力。另外在5GHz频段上可分配的频谱宽度也比24GHz上的宽得多。 二者主要的不同之处在于数据链路层，802.11a采用的是CSMA/CA的MAC协议，而HiperLAN/2采用的是TDMA/TDD的工作方式，由此导致二者的重要区别是HiperLAN/2支持的是定长分组，而802.11a支持的是变长分组。 在物理层上，二者极为相似，例如二者都采用正交频分复用（OFDM）的码元进行传输，同样采用了加扰，编码收缩，交织等方式增强信号的抗干扰能力。这就使得它们使用相同的硬件资源，节省了费用，增进了二者之间的融合。QPSK和OQPSK的对比 QPSK四相相移键控(Quadrature Phase Shift Keying):四相相移调制是利用载波的四种不同相位差来表征输入的数字信息，是四进制移相键控。QPSK是在M=4时的调相技术，它规定了四种载波相位，分别为45，135，225，275，调制器输入的数据是二进制数字序列，为了能和四进制的载波相位配合起来，则需要把二进制数据变换为四进制数据，这就是说需要把二进制数字序列中每两个比特分成一组，共有四种组合，即00，01，10，11，其中每一组称为双比特码元。每一个双比特码元是由两位二进制信息比特组成，它们分别代表四进制四个符号中的一个符号。QPSK中每次调制可传输2个信息比特，这些信息比特是通过载波的四种相位来传递的。解调器根据星座图及接收到的载波信号的相位来判断发送端发送的信息比特。数字调制用星座图来描述，星座图中定义了一种调制技术的两个基本参数：1）信号分布；2）与调制数字比特之间的映射关系。星座图中规定了星座点与传输比特间的对应关系，这种关系称为映射，一种调制技术的特性可由信号分布和映射完全定义，即可由星座图来完全定义。 首先将输入的串行二进制信息序列经串并变换，变成m=log2M个并行数据流，每一路的数据率是R/m,R是串行输入码的数据率。I/Q信号发生器将每一个m比特的字节转换成一对（pn，qn）数字，分成两路速率减半的序列，电平发生器分别产生双极性二电平信号I(t)和Q(t)，然后对coswct和sinwct进行调制，相加后即得到QPSK信号。交错正交相移键控（OQPSK）：面讨论过QPSK信号，它的频带利用率较高，理论值达1b/s/Hz。但当码组0011或0110时，产生180的载波相位跳变。这种相位跳变引起包络起伏，当通过非线性部件后，使已经滤除的带外分量又被恢复出来，导致频谱扩展，增加对相邻波道的干扰。为了消除180的相位跳变，在QPSK基础上提出了OQPSK。OQPSK是在QPSK基础上发展起来的一种恒包络数字调制技术。这里，所谓恒包络技术是指已调波的包络保持为恒定，它与多进制调制是从不同的两个角度来考虑调制技术的。恒包络技术所产生的已调波经过发送带限后，当通过非线性部件时，只产生很小的频谱扩展。这种形式的已调波具有两个主要特点，其一是包络恒定或起伏很小；其二是已调波频谱具有高频快速滚降特性，或者说已调波旁瓣很小，甚至几乎没有旁瓣。采用这种技术已实现了多种调制方式。一个已调波的频谱特性与其相位路径有着密切的关系（因为），因此，为了控制已调波的频率特性，必须控制它的相位特性。恒包络调制技术的发展正是始终围绕着进一步改善已调波的相位路径这一中心进行的。OQPSK也称为偏移四相相移键控（offset-QPSK），是QPSK的改进型。它与QPSK有同样的相位关系，也是把输入码流分成两路，然后进行正交调制。不同点在于它将同相和正交两支路的码流在时间上错开了半个码元周期。由于两支路码元半周期的偏移，每次只有一路可能发生极性翻转，不会发生两支路码元极性同时翻转的现象。因此，OQPSK信号相位只能跳变0、90，不会出现180的相位跳变。32QAM的简介：QAM（Quadrature Amplitude Modulation）中文全称：正交振幅调制。 数字调制器作为DVB系统的前端设备，接收来自编码器、复用器、DVB网关、视频服务器等设备的TS流，进行RS编码、卷积编码和QAM数字调制，输出的射频信号可以直接在有线电视网上传送，同时也可根据需要选择中频输出。它以其灵活的配置和优越的性能指标，广泛的应用于数字有线电视传输领域和数字MMDS系统。正交振幅键控是一种将两种调幅信号（2ask和2psk）汇合到一个信道的方法，因此会双倍扩展有效带宽。正交调幅被用于脉冲调幅，特别是在无线网络应用。正交调幅信号有两个相同频率的载波，但是相位相差90度（四分之一周期，来自积分术语）。一个信号叫I信号，另一个信号叫Q信号。从数学角度将一个信号可以表示成正弦，另一个表示成余弦。两种被调制的载波在发射时已被混和。到达目的地后，载波被分离，数据被分别提取然后和原始调制信息相混和。QAM是用两路独立的基带信号对两个相互正交的同频载波进行抑制载波双边带调幅，利用这种已调信号的频谱在同一带宽内的正交性，实现两路并行的数字信息的传输。该调制方式通常有二进制QAM（4QAM）、四进制QAM（l6QAM）、八进制QAM（64QAM）、，对应的空间信号矢量端点分布图称为星座图，分别有4、16、64、个矢量端点。电平数m和信号状态M之间的关系是对于4QAM，当两路信号幅度相等时，其产生、解调、性能及相位矢量均与4PSK相同。而32QAM就是所谓的8进制的QAM。QAM的原理：在QAM（正交幅度调制）中，数据信号由相互正交的两个载波的幅度变化表示。模拟信号的相位调制和数字信号的PSK（相移键控）可以被认为是幅度不变、仅有相位变化的特殊的正交幅度调制。因此，模拟信号相位调制和数字信号的PSK（相移键控）也可以被认为是QAM的特例，因为它们本质上就是相位调制。这里主要讨论数字信号的QAM，虽然模拟信号QAM也有很多应用，例如NTSC和PAL制式的电视系统就利用正交的载波传输不同的颜色分量。 QAMQAM是一种矢量调制，将输入比特先映射（一般采用格雷码）到一个复平面（星座）上，形成复数调制符号，然后将符号的I、Q分量（对应复平面的实部和虚部，也就是水平和垂直方向）采用幅度调制，分别对应调制在相互正交（时域正交）的两个载波（coswt和sinwt）上。这样与幅度调制（AM）相比，其频谱利用率将提高1倍。QAM是幅度、相位联合调制的技术，它同时利用了载波的幅度和相位来传递信息比特，因此在最小距离相同的条件下可实现更高的频带利用率，QAM最高已达到1024-QAM（1024个样点）。样点数目越多，其传输效率越高，例如具有16个样点的16-QAM信号，每个样点表示一种矢量状态，16-QAM有16态，每4位二进制数规定了16态中的一态，16-QAM中规定了16种载波和相位的组合，16-QAM的每个符号和周期传送4比特。QAM调制器的原理是发送数据在比特/符号编码器（也就是串并转换器）内被分成两路，各为原来两路信号的1/2，然后分别与一对正交调制分量相乘，求和后输出。接收端完成相反过程，正交解调出两个相反码流，均衡器补偿由信道引起的失真，判决器识别复数信号并映射回原来的二进制信号。如图4-2所示的是16-QAM的调制原理图。作为调制信号的输入二进制数据流经过串并变换后变成四路并行数据流。这四路数据两两结合，分别进入两个电平转换器，转换成两路4电平数据。例如，00转换成-3，01转换成-1，10转换成1，11转换成3。这两路4电平数据g1（t）和g2（t）分别对载波cos2fct和sin2fct进行调制，然后相加，即可得到16-QAM信号。 QAM采用QAM调制技术，信道带宽至少要等于码元速率，为了定时恢复，还需要另外的带宽，要增加15%左右。与其他调制技术相比，QAM编码具有能充分利用带宽、抗噪声能力强等优点。但QAM调制技术用于ADSL的主要问题是如何适应不同电话线路之间较大的性能差异。要取得较为理想的工作特性，QAM接收器需要一个和发送端具有相同的频谱和相应特性的输入信号用于解码，QAM接收器利用自适应均衡器来补偿传输过程中信号产生的失真，因此采用QAM的ADSL系统的复杂性来自于它的自适应均衡器。当对数据传输速率的要求高过8-PSK能提供的上限时，采用QAM的调制方式。因为QAM的星座点比PSK的星座点更分散，星座点之间的距离因此更大，所以能提供更好的传输性能。但是QAM星座点的幅度不是完全相同的，所以它的 QAM分析仪解调器需要能同时正确检测相位和幅度，不像PSK解调只需要检测相位，这增加了QAM解调器的复杂性。QAM的产生：QAM通过载波某些参数的变化传输信息。在QAM中，数据信号由相互正交的两个载波的幅度变化表示。