基于80211n协议信道估计算法
无线技术802.11的信道解析
802.11无线信道详解【IT168 术语】信道可以比作RJ45的网线，一共有11各可用信道。
考虑到相邻的两个无线AP之间有信号重叠区域，为保证这部分区域所使用的信号信道不能互相覆盖，具体地说信号互相覆盖的无线AP必须使用不同的信道，否则很容易造成各个无线AP之间的信号相互产生干扰，从而导致无线网络的整体性能下降。
不过，每个信道都会干扰其两边的频道，计算下来也就有三个有效频道，请各位有很多无线设备的米人，一定要注意频段分割。
信道示意图（点击看大图）随着无线产品价格的不断降低，WLAN（无线局域网）的普及正呈日新月异之势，越来越多的办公室、家庭开始使用无线局域网。
随之而来的，一些用户已开始出现WLAN的信道拥塞问题，造成网速下降、掉线、网络工作不正常等等，这是怎么回事呢？什么是无线信道无线信道也就是常说的无线的“频段（Channel）”，其是以无线信号作为传输媒体的数据信号传送通道。
大家知道，在进行无线网络安装，一般使用无线网络设备自带的管理工具，设置连接参数，无论哪种无线网络的最主要的设置项目都包括网络模式（集中式还是对等式无线网络）、SSID、信道、传输速率四项，只不过一些无线设备的驱动或设置软件将这些步履简化了，一般使用默认设置（也就是不需要任何设置）就能很容易的使用无线网络。
但很多问题，也会因为追求便利而产生，大家知道，常用的IEEE 802.11b/g工作在2.4～2.4835GHz频段，这些频段被分为11或13个信道。
当在无线AP无线信号覆盖范围内有两个以上的AP时，需要为每个AP设定不同的频段，以免共用信道发生冲突。
而很多用户使用的无线设备的默认设置都是Channel为1，当两个以上的这样的无线AP设备相“遇”时冲突就在所难免。
为什么现在无线信道的冲突如此让人关注，这除了家用或办公无线设备因为价格的不断走低而呈几何级数增长外，无线标准的天生缺撼也是造成目前这种窘境的重要原因：众所周知，目前主流的无线协议都是由IEEE（美国电气电工协会）所制定，在IEEE 认定的三种无线标准IEEE802.11b、IEEE802.11g、IEEE802.11a中，其信道数是有差别的。
基于802_11的多信道MAC协议性能分析
Fig . 1
Co mpar ison o f M A C 1, M A C 2, M A C 2R, and
M AC 2RB schemes. ( a ) M AC 1; ( b ) M AC 2; ( c ) M AC 2R; and ( d) M A C 2RB. 图1 M A C 1, M A C 2, M A C 2R, M A C 2RB 机 制 比 较 . ( a) M AC 1; ( b) M A C 2; ( c) M A C 2R; ( d) M AC 2R B
收稿日期 : 2007- 12- 18; 修回日期 : 2008- 12- 16 基金项目 : 国家自然科学基金项目 ( 60802024) ; 国家 八六三 高技术研究发展计划基金项目 ( 2005A A 121122, 2005A A 123820)
1652 关键词
计算机研究与发展
2009, 46( 10)
摘 要
multi channel MAC prot ocol; split channel; IEEE 802. 11; Markov model; distributed queue
为了改善无线网络中信道带宽的利用率 , 提高网络的吞吐量性能, 已有研究提出了采用多信道 MAC 协议的方法, 将单个信道分割成控制子信道和数据子信道进行联合使用. 针对基于 802. 11 DCF 的该类型 M AC 协议, 采 用离散 Markov 链对 DCF 的退避机制进行建模分析 , 研究了多信道下两种 MAC 机制的饱和吞吐量性能与信道带宽分配比例的关系, 分析了网络节点数、 数据分组大小和 DCF 竞 争窗口等对优化多信道带宽分配的影响 , 并将多信道 MAC 机制下的网络性能与单信道 M AC 机制进 行了对比. 分析和仿真结果表明, 采用优化的信道带宽分配 , 多信道的 M AC 机制可以一定程度上提高 网络的吞吐量性能. 但是 , 当允许控制帧以最大信道速率传输时, 多信道 MA C 机制吞吐量性能并不比 单信道 MAC 机制好.
WLAN各协议速率计算及比较(802.11g、802.11n、802.11ac)
802.11g关键技术：1.一次传输占用的时间固定为4微秒2. 所采用的64-QAM编码方式能够在每个子载波信道通过一次传输过程携带6bit的数据位3.802.11g采用的OFDM能够提供52个子载波信道（其中只有48个用于数据传输）4.64-QAM编码每次传输提供3/4的码率（即有效数据容量）802.11g速率计算：根据以上的计算因子，802.11g能提供的最大速率计算如下：（1秒/4微秒）×（6bit×48×3/4）=54Mbit/s802.11n速率计算：提速三大技术：MIMO、信道捆绑、GI根据上述计算方法，我们再来看看802.11n是如何通过各项技术来提升最大速率的。
1.首先802.11n在11g的基础上对OFDM调制方式进行了优化，将子载波信道的数量从52个提升至56个（其中只有52个用于数据传输），最大速率变成：2.其次802.11n对64-QAM编码技术进行了优化，将每次传输提供的码率从3/4提升至5/6，最大速率变成：3.接着802.11n可以工作的频宽从11g的20MHz变为40MHz，这样OFDM所能提供的子载波信道数量从56个进一步提升为112个，其中用来传输数据的子信道数量为108个，最大速率变成：4.另外802.11n在条件允许的基础上（当实际环境中的多径效应较小时）将OFDM两次传输之间的保护间隔时间从11a/b/g的800ns缩短为400ns，这样可以进一步将最大速率提升至5.最后，由于采用了MIMO技术，通过空间复用技术，在1-4条空间流的环境下最大速率将以150Mbit/s的1-4倍进行增长，即2条空间流达到300Mbit/s、3条空间流达到450Mbit/s、4条空间流达到802.11ac 速率计算：150M * 8/6 * 234/108 * 3 =1300M 每次传输数据量和子载波数量增加。
1、以前每次传输6位(64-QAM)，现在传输8位(256-QAM)。
基于IEEE 802.11(a)标准的信道估计与均衡技术
基于IEEE 802.11(a)标准的信道估计与均衡技术
艾渤;郝东来;葛建华
【期刊名称】《重庆邮电大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2003(015)001
【摘要】深入研究了无线局域网的信道估计与均衡技术,通过大量Matlab算法仿真分析,总结出适用于IEEE 802.11(a)标准的信道估计与均衡算法,指出各种算法的优缺点及应用场合,有益于无线局域网系统信道估计与均衡部分的硬件实现.
【总页数】5页(P72-76)
【作者】艾渤;郝东来;葛建华
【作者单位】西安电子科技大学综合业务网国家重点实验室,陕西西安,710071;西安电子科技大学综合业务网国家重点实验室,陕西西安,710071;西安电子科技大学综合业务网国家重点实验室,陕西西安,710071
【正文语种】中文
【中图分类】TN911.5
【相关文献】
1.基于OFDM的高速无线局域网标准IEEE 80
2.11a的同步和信道估计方法 [J], 赵亚红;吴伟陵
2.适用于IEEE 802.11a/g的联合信道估计和均衡算法 [J], 张朝龙;邱昕;亓中瑞;陈杰
3.基于IEEE802.11a标准协议的MIMO-OFDM系统信道估计 [J], 王晗;汪晋宽
4.IEEE 802.11p协议下基于交错导频的V2V信道估计 [J], 方勇;刘畅
5.IEEE 802三个新标准带来了什么——解读IEEE 802.3ah、IEEE 802.11i、IEEE 802.17标准 [J], 雷维礼
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基于IEEE802_11n的采样钟偏移估计算法
Journal o f Zhejiang U niv ersity ( Engineer ing Science)
浙
江
大
学
学
报( 工学版)
V ol. 43 N o. 4 A pr. 2009
DOI: 10. 3785/ j. issn. 1008 973X. 2009. 04. 011
第4期
徐元欣 , 等: 基于 IEEE 802 11n 的采样钟偏移估计算法
LБайду номын сангаас
663
( int er sym bo l int erf erence, ISI) 和子 载 波间 干 扰 ( int er channel int erf erence, ICI) , 使系统性能大 幅度降低. MIM O OFDM 系统的同步包括符号定时 同步、 载波频率同步 [ 7] 和采样钟同步 . 由于发送端和接收端在 A/ D 转换时采样钟频 率存在偏差, 引起 ICI, 而采样钟偏移的积累会引起 OF DM 符号窗的偏移 , 从而产生 ISI. ISI 可 以通过 OF DM 符号窗滑动来消除 , 而 ICI 必须在接收端补 偿采样钟偏 移来 消 除. Fecht el 等 人 介 绍了 在 OF DM 系统中采样钟同步的方法, 它们都是利用连 续或分 散 导 频信 号 完成 的 , 但 是没 有 对 M IM O OF DM 系统进行进一步研究 . 本文建立了采样钟偏移信号模型 , 简要介绍了 IEEE 802 11n 的帧结构, 分析了采样钟偏移对 MI M O OF DM 系统接收机性能的影响 , 提出了一种基 于 IEEE 802 11n 帧前导字中长训练序列的采样钟 偏移估计算法, 最后给出了该算法均方误差 ( mean square error, M SE ) 和 误 比 特 率 ( bit er ror rate, BER) 性能的仿真结果 . 式中: f r 和
适用于ieee802.11ag的联合信道估计和均衡算法
的 信 道 为 RMS（Root Mean Square）为 150 ns 的 ETSI⁃B
信道。自适应信道估计中的平滑滤波器参数 R s = 0.1 ，
W s = 2 ，自适应信道管理器（ACM）中判决门限 L o = 0.1 。
针对 IEEE 802.11a/g 支持的 8 种速率模式，进行了仿真
到的信号信噪比。在高信噪比情况下，W L (k) X L (k) 不再
占主要作用，滤波器引入的噪声 ε L (k) 开始占主要作用，
此时使用信道估计 H s (k) 反而会使系统性能降低，相反
图2
使用 LS 估计得到的 H e (k) 得到的效果要好于使用 H s (k)
算法结构框图
信道估计模块块由一个平滑滤波器和一个自适应
mance and computation complexity was realized. Simulation shows that it satisfies the requirements presented in IEEE 802.11a/g
and has higher accuracy and lower complexity than other conventional algorithms when trying to improve the performance of the
FLR > L o
FLR L o
（5）
式中：FLR 为判决函数，L o 为判决门限。 FLR 如式（6）
所示，L o 需要在仿真中确定。
N st 2
∑ [| Re(H (k) - H (k)) | + | Im(H (k) - H (k)) |]
基于IEEE802.11a的OFDM系统信道估计算法研究及实现
【 ｅ ｏｄ】ＩＥ ２１ａ ｃａｎｌ ｓｍ ｔｎ Ｆ Ｇ Ｋ ｙｗ ｒｓ Ｅ Ｅ８ ．ｌ； ｈｎｅ ｅ ｉａｏ ； Ｐ Ａ ０ ｔ ｉ
随着宽带无线通信技 术的飞速发展 以及 人们对 数据
业务的需求不断增加 ， 正交频分复用 （ ｒ ｏｏａ Ｆｅｕｎ Ｏｔ ｇｎｌ ｒｑ ｅ— ｈ
崔 丽珍 ， 孙瑞璇
（ 内蒙古科技大学 信息工程学院， 内蒙古 包头 ０４ １ ） １００
【 摘 要】 无线信道 的复杂性和 随机 性使 得信道估 计在无 线通信 系统 中的作 用尤 为重 要。针对 ＩＥ ０ ．ｌ 协议 以及 无线衰 Ｅ Ｅ８２ １ａ 落信道的特点， Ｍ Ｔ Ａ 在 Ａ Ｌ Ｂ环境下建立系统仿真模型， 采用相应的信道估计算法进行仿真。通过对算法性能以及复杂度的比较 选 择合适算 法并在此基础 上对算法进行 改进。将 改进后 的算 法在 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ硬 件平 台上 实现。仿真 结果 表 明， 算法是 一种 较为理 该
ｔ Ｉ２｝ ４Ｊ５ｊ Ｊ ８ｆ９Ｊ ０Ｉ ２ １ ｔ ｔＪ ｔ 晒 ｔ Ｊ ｔ ｌ Ｇ１ ｝Ｔ１ ｝ ２ ３￡ ７ｔ ｔ ｒ Ｉ Ｇ１
ｃ ｉ ｓ ｎＭ ｌｐｅｉｇ Ｏ Ｄ 以其高频谱利用率和 良好 ｙＤｖ ｉ ｕｔ ｌ ｎ ， Ｆ Ｍ） ｉｏ ｉ ｘ
的抗频率选择性衰落等优点 已经在许 多领 域得到 了广泛
【 ｂｔ ｃ】 ｈ ｍ ｌ ｉ ｎ ｎｏ ｎｓｏｔｅ ｉ ｌ ｓ ｈｎｅｍ ｋｓｈ ｌｏ ｅ ｈｎｅｅｔ ａｏ ｉｌ ｓ ｏ ｍ ｎ ａｏ ｓｍ ｐｒｃｌ － Ａ ｓ ａｔ Ｔｅｃ ｐｅ ｔａｄ ａｄｍ ｅｓｆｈ ｒｅ ａｎｌ ａｅ ｅｏ ｔ ａｎｌｓｍ ｔｎ ｎ ｒ ｅ ｍ ｕｉ ｔｎ ｙｔ ａｉ ａ ｒ ｏ ｘｙ ｒ ｗ ｅｓｃ ｔ ｒｅ ｆｈ ｃ ｉ ｉ ｉｗ ｅｓｃ ｃｉ ｓ ｅ ｔｕ ｒ
基于可变抽头长度的IEEE 802.11n信道估计方法
基于可变抽头长度的IEEE 802.11n信道估计方法刘云峰;陈淑敏;王洋;彭曦;徐元欣【期刊名称】《浙江大学学报（工学版）》【年(卷),期】2010(044)004【摘要】为了提高在不同信道冲激响应长度下无线局域网传输性能,提出一类基于可变抽头长度的MIMO-OFDM 信道估计方法.该类方法利用训练序列对信道进行估计,动态凋整抽头长度及位置,基于最小二乘原理完成一个较大点数的信道估计,估计噪声功率并确定噪声门限.根据IEEE 802.11n无线局域网信道模型中多群集效应,使用消去策略确定需要的抽头长度,存满足门限后对系统进行抽头长度更新后的最小二乘估计.分析及仿真结果表明,该类方法与传统MIMO-OFDM信道估计方法相比,节省了系统资源,估计性能有显著提高,尤其适用于较高信噪比及较大星座图调制的MIMO-OFDM系统.【总页数】6页(P681-686)【作者】刘云峰;陈淑敏;王洋;彭曦;徐元欣【作者单位】浙江大学,信息与通信工程研究所,浙江,杭州,310027;浙江理工大学信息电子学院,浙江,杭州,310018;浙江大学,信息与通信工程研究所,浙江,杭州,310027;浙江大学,信息与通信工程研究所,浙江,杭州,310027;浙江大学,信息与通信工程研究所,浙江,杭州,310027【正文语种】中文【中图分类】TN92【相关文献】1.基于IEEE 802.16a MIMO-OFDM系统的信道估计方法研究 [J], 董艳男;酆广增;朱琦2.基于可变抽头滤波器的信道估计的研究 [J], 谭恢勇;周新力;毕崇3.基于OFDM的高速无线局域网标准IEEE 802.11a的同步和信道估计方法 [J], 赵亚红;吴伟陵4.基于IEEE 802.11n CSI-Tool的Wi-Fi干扰研究和测量 [J], 戴寒怡;张弓5.基于有效抽头和进化规划算法的自适应水声信道估计 [J], 童峰;许肖梅;方世良因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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定义映射矩阵M将hi (t ) 从 L 1 维映射 L 到 K 1 维， M的上部是 L L维的 O L 单位矩阵，下部位( K L) L 维的零矩阵 由以上定义可将时域和频域的关系写成矩阵形式：
H Hi t FK M hi t
1 M 0 M 0 M 0
Y (t ) Y (t 1) PK 1维 Y @ M Y ( t P F I Sk
其中 PN PHTLTF N , N LS估计值可以表示为：
^
N DLTF
PNSTS
DLTF
Hk R NSTS ,k WNSTS ,k = Hk +N k WNSTS ,k
802.11n多OFDM符号时域与频域信道 估计
MIMO OFDM信道估计系统模型
802.11n多OFDM符号时域与频域信道 估计
为了简化系统，下面仅考虑一根接收天线的情况， 首先考虑单个OFDM的信道估计 定义： 频域信道响应：H t @ H t , 0 ,L , H t , K 1 T h t @ h ( t , 0), L , h ( t , L 1) i i 时域信道相应： i 两者关系可表示为：
H0 t T T H t =[HT t , L , H t ] M NT K 1维 0 Nt 1 H t Nt 1
K FMM L FM M O 0 L
M NT K NT L维 K FMM 0
802.11n协议下LS算法的计算
因为PHTLTF 是正交矩阵，对于不同的空间流 NSTS 和不同的 OFDM符号 NDLTF，并且 NSTS NDLTF ， 伪随机矩阵可表示 为： 1 1 1 H H H H
WNSTS ,k =Sk PNSTS PNSTS PNSTS
STS STS
802.11n多OFDM符号时域与频域信道 估计
假设时变无线信道在P个OFDM符号内保持不变，P 个符号内的接收信号： 其中：
Y =XH+N Y =XFMh +N
N (t ) N (t 1) PK 1维 N @ M N ( t P 1) T XT (t P 1) PK NT K 维
802.11n多OFDM符号时域与频域信道 估计
上述接收信号可写成： Y (t )=X (t )H t +N (t ) Y (t )=X (t )FM h t +N (t ) 其中：X t X 0 t ,L
, X NT 1 t K NT K 维
1 1 1 1
1 1 1 1
1 1 1 1
H12 (k ) H11 (k ) H 22 (k ) H 21 (k ) Hk M M H N Rx 1 (k ) H N Rx 2 (k )
L L O L
H1Nss (k ) H 2 Nss (k ) M H NRx Nss (k )
基于802.11n协议信道估计算法
802.11n协议下信道估计算法的计算 802.11n多OFDM符号时域与频域信道估计
802.11n协议下LS算法的计算
802.11n协议下接收信号表达式： RHTLTF ,k = Hk Sk PHTLTF +Nk 其中
PHTLTF
1 1 1 1
WHTLTF ,k =U H UU H
1
其中 是US P 因为 Sk为+1或-1，所以
k
HTLTF
广义逆矩阵(伪逆矩阵)
P
1 H HTLTF
WHTLTF ,k =Sk P
H HTLTF
P
HTLTF
上述分析的是4个空间流和4个LTF符号的情况，在 802.11n协议中空间流是可变的
T i i i
H i t , k hi (t , l )e j 2 kl / K , k 0,L K 1
l 0
L 1
802.11n多OFDM符号时域与频域信道 估计
引入归一化K点IFFT酉矩阵：
00 WK L 1 FK @ M O K ( K 1)0 L WK 0( K 1) WK 2 j M , WK e K ( K 1)( K 1) WK
T t时刻接收的噪声： N (t ) @ N (t , 0), L , N (t , K 1) 由以上定义t时刻接收信号可表示成： Y (t ) X (t )H t N(t )
Nt i 1 Nt i i H Y (t ) X i (t )FK M h i t N(t ) i 1
L O L
0 M 1 0 M 0
802.11n多OFDM符号时域与频域信道 估计
做如下定义： T Y (t ) @Y (t , 0), L , Y (t , K 1) t时刻频域接收信号： t时刻第i根天线发射信号：
X i (t , 0) L X i (t ) @ O M L 0 M X i (t , K 1) 0
R HTLTF ,k 和N k 分别是维度为N RX N LTF 接收信号和噪声 Sk 是LTF序列的一个子载波，是标量
802.11n协议下LS算法的计算
根据LS准则，为了得到信道频率响应估计值，作如下 推导：
R HTLTF ,k WHTLTF ,k = Hk Sk PHTLTF WHTLTF ,k +N k WHTLTF ,k =Hk +N k WHTLTF ,k