基于IEEE802.11g标准的OFDM信号帧检测matlab仿真

1.程序功能描述

      现有的无线通信信道共享的无线信号识别为将来的软件定义的无线电系统是一个巨大的挑战。在这个项目中，学生将制定IEEE802.11无线信号在AWGN信道，利用MATLAB/ Simulink技术来识别。一个完整的发射机模式将开发和实施。 在AWGN信道下的性能进行评估。

基于IEEE802.11g 标准的研究，并了解其OFDM调制方式以及帧格式

利用OFDM调制方式选择设计并计算PLCP preamble数据（长训序列+短讯序列：粗估计+细估计），并利用信号相关进行信号的鉴定。

在本课题中，定义如下的帧结构：

2.测试软件版本以及运行结果展示

MATLAB2022a版本运行

3.核心程序

Nfft=  64;
Xs(1:64)=0;
Xs([3 11 23 39 43 47 51]) =  1;
Xs([7 15 19 31 35])       = -1;
xsf0                      = Xs ;
xsf0=[Xs(27:53) zeros(1,11) Xs(1:26)];
Short_seq                 = sqrt(13/6)*xsf0; 

Nfft     = 64;
Xl(1:64) = 0;
%Frequency domain 
Xl([1:26 28:53])                                        =  1;
Xl([3 4 7 9 16 17 20 22 29 30 33 35 37:41 44 45 47 49]) = -1;
Xl=sqrt(13/6)*Xl;
xlf0=[Xl(27:53) zeros(1,11) Xl(1:26)];
Xl  = xlf0;
Long_seq=[zeros(1,32) XlXl];


Samples          = 1;
Short_seq_sample = Short_seq; 
Long_seq_sample  =Long_seq; 

%10个短序列
Short_seq2= [Short_seq,Short_seq,Short_seq,Short_seq,...
Short_seq,Short_seq,Short_seq,Short_seq,...
Short_seq,Short_seq];   

%两个长序列   
Long_seq2 = Long_seq;

%这里我们主要是帧头的检测，所以随机设置下面的两个部分
SIGNAL  = [sign(randn(1,4*length(Short_seq)))];
Signals = [zeros(1,length(Short_seq)),SIGNAL];
data1   = [sign(randn(1,4*length(Short_seq)))];
data2   = [sign(randn(1,4*length(Short_seq)))];
datas   = [zeros(1,length(Short_seq)),data1,zeros(1,length(Short_seq)),data2];
FRAME0r = [Short_seq2,Long_seq2,0.*Signals,0.*datas];


SIGNAL  = [sign(randn(1,4*length(Short_seq)))];
Signals = [zeros(1,length(Short_seq)),SIGNAL];
data1   = [sign(randn(1,4*length(Short_seq)))];
data2   = [sign(randn(1,4*length(Short_seq)))];
datas   = [zeros(1,length(Short_seq)),data1,zeros(1,length(Short_seq)),data2];
FRAME0i = [Short_seq2,Long_seq2,0.*Signals,0.*datas];

Premable = [Short_seq2,Long_seq2];

T_Real    = FRAME0r;
T_Imag    = FRAME0i;



EN = [0.*ones(1,length(Short_seq2)),0.*ones(1,length(Long_seq2)),ones(1,length(Signals)),ones(1,length(datas))];
12_005m

4.本算法原理

         基于IEEE802.11g标准的正交频分复用（OFDM）信号帧检测的原理和技术。首先，我们将介绍IEEE802.11g标准和OFDM的基本原理。其次，我们将详细阐述OFDM信号帧的结构和特点。然后，我们将探讨OFDM信号帧检测的方法，包括时域和频域的方法，并推导出相关的数学公式。最后，我们将对帧检测性能进行评估。

4.1、IEEE802.11g标准和OFDM原理

        IEEE802.11g是无线局域网（WLAN）的标准，它在2.4GHz频段工作，最大数据传输速率达到54Mbps。IEEE802.11g采用OFDM技术作为其物理层技术。OFDM是一种多载波调制技术，其基本思想是将高速数据流分割为多个低速子数据流，然后在多个正交子载波上进行并行传输。这种并行传输的方式可以有效地抵抗多径效应和频率选择性衰落。

4.2、OFDM信号帧结构和特点

         在IEEE802.11g标准中，OFDM信号帧由前导码、帧头、数据字段和帧校验序列组成。前导码用于同步和频率偏移估计，帧头包含帧控制和持续时间信息，数据字段携带上层数据，帧校验序列用于错误检测。

OFDM信号帧的特点包括：

正交性：通过精确控制子载波的间隔，保证子载波间的正交性，从而消除子载波间干扰（ICI）。

频谱效率高：OFDM允许子载波重叠，因此具有很高的频谱效率。

抗多径效应：通过添加循环前缀（CP）的方式，OFDM可以有效地抵抗多径效应引起的符号间干扰（ISI）。

4.3、OFDM信号帧检测方法

       时域检测方法主要基于自相关函数或互相关函数进行帧检测。通过计算接收信号与本地已知序列（如前导码或帧头）的相关函数，并设定一个阈值来判断帧的起始位置。

       在实际应用中，需要根据具体的应用场景和要求来选择合适的帧检测方法，并根据性能评估结果来调整检测算法的参数。此外，为了进一步提高帧检测的性能，还可以采用一些先进的技术，如多天线技术、信道编码技术等。