1.技术基础

802.11常用的标准有802.11 a, b, g, n

802.11a: 载波5GHz, 物理层 OFDM.

802.11b: 载波2.4GHz, 物理层 采用补码键控CCK/DSSS.

802.11g: 载波2.4GHz, 物理层 CCK/DSSS, OFDM. 兼容802.11b.

802.11n: 载波2.4GHz 和 5GHz, 物理层 OFDM+MIMO.

2.调制技术

2.1BPSK

• BPSK调制原理

差分相移键控（BPSK）是利用相邻二个码元的载波信号初始相位的相对变化来表示所传输的码元。

例如，在二进制中传输“1”码时，则与此码元所对应的载波信号初始相位相对于前一码所对应的载波信号初始相位有π弧度的变化;，传输“0”码时，与此码元所对应的载波信号的初始相位相对于前一码元所对应的载波信号初始相位无变化（“1变0不变” ）；当然反过来也是可以的。

• BPSK调试波形

b波形是0变1不变，C波形是1变0不变

• BPSK调制星座图

2.2.QPSK

• QPSK调制原理

正交相移键控是一种数字调制方式。它分为绝对相移和相对相移两种。由于绝对相移方式存在相位模糊问题，所以在实际中主要采用相对移相方式DQPSK。

四进制码元又称为双比特码元。它的前一信息用a代表，后一信息比特称用b代表，双比特码元中两个信息比特ab提出按照格雷码（即反射码）排列的。它与载波相位的关系如下表示。矢量图如下。

• QPSK调制星座图

2.3.QAM

• QAM调制原理

正交幅度调制(QAM, Quadrature Amplitude Modulation)是一种在两个正交载波上进行幅度调制的调制方式。这两个载波通常是相位差为90度(π/2)的正弦波,因此被称作正交载波.

• QAM调制实现函数

以16QAM为例，这里Amc和Ams为±1,±3.

• QAM调制图解

QAM调制器中I和Q信号来自一个信号源，幅度和频率都相同，唯一不同的是Q信号的相位与I信号相差90°

• 正常64QAM星座图

2.4.QPSK和QAM的关系

QPSK是一种相位调制，而QAM是幅度相位的联合调制。表现为QPSK的点到I，Q轴的距离是一样的，而QAM不是。至于4点的情况，理论上4QAM可以和QPSK不一样，因为星座图上的四个点不一定到I，Q轴的距离一样，但这样是费力不讨好，所以没有人用。因此对于4点的情况，一般都叫QPSK而不是4QAM，因为没有用到幅度调制。

我的理解：QPSK是相位调制，星座图4个点。再多就需要幅值调制了，8QAM的点到I/Q轴的距离不同。

3.扩频传输技术

扩频是一种在信号的带宽进行拓展的技术。

3.1跳频扩频（FHSS-Frequency hopping spread spectrum）

使用传统的窄带数据传输技术，但传输频率将发生周期性的切换。系统在一个扩频或宽波段的信道上使用不同的中心频率，以预先安排好的顺序在固定的时间间隔内进行调频。调频现象可以使FHSS系统避免收到信道内窄道噪音干扰。

3.2直接序列扩频（DSSS-Direct spqunence spread spectrum）

把将要传输的数据流通过扩频码调制而认为地扩展带宽，即使在传输波段中存在部分噪声信号，接收机也可以无错误的接收数据。

直接序列传输是一种不同的展频技术，可以通过较宽的频段传送信号。直接序列技术的基本运作方式，是通过精确的控制将RF 能量分散至某个宽频频段。当无线电载波的变动被分散至较宽的频段时，接收器可以通过相关处理（corelation process）找出变动何在。下图以比较抽象的观点说明了直接序列的基本运作方式。

比起跳频信号，经过直接序列调制的信号比较能够抵抗干扰。相关程序（correlation Process）让直接序列系统得以更有效率地解决窄频干扰的问题。每个位元（bit）使用11 个缀片（chips），可以容许漏失或损毁几个缀片而不损及数据

3.3正交频分复用（OFDM-Orthogonal Frequency Division Multiplexing）

• 时域上的OFDM

将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰(ISI) 。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上可以看成平坦性衰落，从而可以消除码间串扰，而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。

OFDM，多载波调制的一种，主要思想为：将经过BPASK, QPSK,16QAM或者64QAM调制的高速串行数据转换成并行的多路较低速的子数据流。然后调制到相互正交的子载波上，并行发射出去，这些子载波相互正交，频带可以有所重叠，不同于传统的频分复用技术。

a接收信号乘sin(t)，积分解码出a信号。

b接收信号乘sin(2t)，积分解码出b信号。

Asin(X) + BSin(2X）-叠加信号

• 频域上的OFDM

常规FDM的系统图：

为了更好的利用系统带宽，子载波的间距可以尽量靠近些。

靠得很近的FDM，实际中考虑到硬件实现，解调第一路信号时，已经很难完全去除第二路信号的影响了两路信号互相之间可能已经产生干扰了。

当两个子载波继续靠近，靠近近到完全等同于奈奎斯特带宽时，频带的利用率就达到了理论上的最大值。

继续靠近，间隔频率互相正交，因此频谱虽然有重叠，但是仍然是没有互相干扰的。

• sin（t）频谱分析

对限制在[0,2π]内的sin(t)信号，相当于无限长的sin(t)信号乘以一个[0,2π]的矩形脉冲，其频谱为两者频谱的卷积。sin(t)的频谱为冲激，门信号的频谱为sinc信号（即sin(x)/x信号）。冲激信号卷积sinc信号，相当于对sinc信号的搬移。所以分析到这里，可以得出OFDM的时域波形其对应的频谱如下：

限定在[0,2π]内的a·sin(t)信号的频谱，即以sin(t)为载波的调制信号的频谱

• sin（2t）频谱分析

sin(2t)的频谱分析基本相同。需要注意的是，由于正交区间为[0,2π]，因此sin(2t)在相同的时间内发送了两个完整波形。相同的门函数保证了两个函数的频谱形状相同，只是频谱被搬移的位置变了

限定在[0,2π]内的b·sin(2t)信号的频谱，即以sin(2t)为载波的调制信号的频谱

• a·sin(t)+b·sin(2t)信号的频谱

将sin(t)和sin(2t)所传信号的频谱叠加在一起，如下

a·sin(t)+b·sin(2t)信号的频谱

可以看出, 在sin(t)频谱峰值处, sin(2t)的频谱功率为零,反之亦然.

所以两个信号的频谱是正交的.

依此类推, 所有sin(Xt)函数的频谱相互之间都是正交的. (X为整数)

多个子载波相加后的时域波形：

移动叠加后的波形一个时间长度, 对不同子载波的相位改变是不同的.

假如A1’相位延迟为π/8,则A2’的相位延迟为π/4 …… AK’的相位延迟则为π/8*k.

所以Montecarlo的项目中,我们不能简单的移动叠加波形使得所以子载波产生一个相同的  相移动. 而是先使子载波做相同的相位平移,再合成叠加波形.

3.3.1.保护间隔与循环前缀

• OFDM符号长度

OFDM符号长度由两部分组成: 保护间隔与FFT积分长度.

FFT积分长度为一个带有编码信号符号的长度,一般为64或  128.

• 保护间隔的意义

避免多径传输导致的符号间干扰.

• 保护间隔与循环前缀

插入循环前缀后, 当多径效应造成的延迟小于循环前缀长度时. 可看到各个子载波在FFT积分时间内都是整数个. FFT积分是连续的,不会有子载波编码间的串扰.

保护间隔与循环前缀

多径效应对各个子载波产生相位影响.

当以低频子载波的180°相位出开始做该FFT积分时, 在FFT积分区域内带有时延的高频子载波的个数为非整数个, 形成了该子载波FFT积分的非连续性. 多径效应产生的高频子载波的时延信号对低频子载波造成了干扰.

3.3.2.导频和训练符号

• 导频

802.11n模式, 带宽20MHz的数据帧总是以8uS(40MHz   sample rate, 320个点)的短时训练符开头.

抓到波形做解调算法前, 必须保证波形是以短时训练符开头的,  否则解调会出现问题.

802.11N 20MHz 带宽waveform解调出的星象图.

导频的位置在白色圈中2点, 调制方式为BPSK

802.11N 40MHz 带宽waveform解调出的星象图.

导频的位置在白色圈中4点, 调制方式为QPSK

4.发射机原理简图

接收机会有LNA（低噪声放大器）

天线的PA方案

FEM=ANTENNA SW+SAW FILTER
目前主要有3种PA方案：
①PA + ANTENNA SW + SAW FILTER
②PA + FEM
③PAM（内置FEM）
SAW,是声表滤波器,接收的时候才用到,过滤频段外的信号.
ASM,是天线开关,收发通路之间,不同频段之间切换
PAM,是功率放大模块,将收发器产生的信号放大后,传送到ASM去.
所以就有N种组合
SAW+ASM,PAM+ASM,Transceiver+SAW,等等
SAW+ASM=FEM,前端模块,
PAM+ASM=Tx Module,发射模块

FEM前段模块 包括功率放大、开关、低噪声放大器

LNA是低噪声放大器，主要用于接收电路设计中。因为接收电路中的信噪比通常是很低的，往往信号远小于噪声，通过放大器的时候，信号和噪声一起被放大的话非常不利于后续处理，这就要求放大器能够抑制噪声。PA（功放）主要功能是功率放大，以满足系统要求，最重要的指标就是输出功率大小，其次线性如何等等，一般用在发射机的最后一级。
LNA用在接收机由于对噪声要求很严格，所以其bias较低，这样就能实现很小的NF和很高的效率，但同时会导致线性区增益较低，最大输入功率不是很高（也可以说1dB压缩点吧）。PA主要是考虑高的线性区和高增益，其bias很高，这样也会造成PA效率降低。

最后

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