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IEEE 802.11a 物理层在 Gnuradio 和 USRP 上的实现

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简介:
本研究探讨了IEEE 802.11a物理层协议在GNU Radio软件及USRP硬件平台上的实现方法,分析其性能并优化通信质量。 WIFI-OFDM 网络在Gnuradio上的IEEE 802.11a物理层软件定义无线电实现 快速开始: 进入examples文件夹并运行其中的脚本。 例子包括: wifi_ofdm_usrp_tx.grc:这是一个发射器脚本,需要连接到计算机的USRP设备。 wifi_ofdm_usrp_rx.grc:这是接收器脚本,同样也需要一个连接到计算机上的USRP设备。 支持的数据速率如下: - 6 Mbps - 9 Mbps - 12 Mbps - 18 Mbps - 24 Mbps - 36 Mbps - 48 Mbps - 54 Mbps 注意:为了简化操作,当前版本的原型在卷积码解码器中使用硬决策解码方式。因此,在低信噪比(SNR)范围内可能会有几dB误比特率(BER)损失。

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  • IEEE 802.11a Gnuradio USRP
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    本研究探讨了IEEE 802.11a物理层协议在GNU Radio软件及USRP硬件平台上的实现方法,分析其性能并优化通信质量。 WIFI-OFDM 网络在Gnuradio上的IEEE 802.11a物理层软件定义无线电实现 快速开始: 进入examples文件夹并运行其中的脚本。 例子包括: wifi_ofdm_usrp_tx.grc:这是一个发射器脚本,需要连接到计算机的USRP设备。 wifi_ofdm_usrp_rx.grc:这是接收器脚本,同样也需要一个连接到计算机上的USRP设备。 支持的数据速率如下: - 6 Mbps - 9 Mbps - 12 Mbps - 18 Mbps - 24 Mbps - 36 Mbps - 48 Mbps - 54 Mbps 注意:为了简化操作,当前版本的原型在卷积码解码器中使用硬决策解码方式。因此,在低信噪比(SNR)范围内可能会有几dB误比特率(BER)损失。
  • 802.11a链接
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    802.11a物理层链接是指IEEE 802.11a无线局域网标准中的底层通信协议,采用正交频分复用技术,在5GHz频段提供高速数据传输。 基于MATLAB的802.11a链路各个模块的仿真;实验指导书。
  • MATLAB仿真802.11a WLAN源码
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    本资源提供了用于仿真IEEE 802.11a无线局域网(WLAN)物理层功能的MATLAB源代码,适用于研究与教学。 802.11a WLAN 物理层模型有三个版本: - R13/IEEE80211a.mdl:需要使用R13(MATLAB 6.5)和Stateflow(用于自适应调制控制) - R13/IEEE80211a_NoSF.mdl:同样需要R13(MATLAB 6.5),但不需要Stateflow - R13SP1/IEEE80211a.mdl:需要使用R13SP1(MATLAB 6.5.1),且不需Stateflow。此最新版本还包括了一些错误修正。 所有Simulink模型都需要通信模块集。
  • 基于GNURadioUSRP平台研究与多种调制方式
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    本研究基于GNU Radio及USRP硬件平台,探讨并实现了包括AM、FM在内的多种数字与模拟信号调制技术,为无线通信领域提供了灵活高效的实验环境。 基于GNU Radio和USRP平台的研究以及多种调制方式的实现。
  • USRPGNURadio软件频谱仪
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    本项目介绍如何利用USRP设备结合GNURadio软件构建一个强大的、可编程的频谱仪。该系统能够进行实时信号捕捉和分析,在无线通信领域具有广泛应用价值。 使用GNU Radio和USRP模拟一个软件频谱仪,可以测试在指定载频点是否有信号,并验证数据是否正确以及增益多大时效果最佳。增益和载频范围都可以通过滑动条进行调节。
  • 802.11a Simulink 模型.rar_802.11a Simulink_802.11a _802.11b Simulink
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    本资源包含802.11a物理层Simulink模型,适用于无线通信系统仿真与分析。同时提供参考的802.11b模型对比研究。 基于802.11a协议的无线通信系统的开发涉及端到端物理层的设计、自适应调制技术的应用、前向纠错码的实施以及OFDM传输方法的研究。此外,还包括高斯白信道仿真及Viterbi解码算法等关键技术环节。
  • USRP平台802.11协议
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    本项目旨在USRP平台下实现IEEE 802.11无线网络协议,通过软件定义无线电技术搭建实验环境,深入研究并实现Wi-Fi通信机制。 在GNURadio及USRP平台上实现802.11简单通信过程。
  • GNURadioIEEE 802.11p传输中应用
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    本研究探讨了GNURadio软件定义无线电平台在IEEE 802.11p无线通信标准中的应用,着重分析其在车辆间通信中的实现与优化。 ### 摘要 本段落介绍了一种在软件定义无线电(SDR)平台上实现的完全功能性的IEEE 802.11p发射机的设计与实施方法。我们描述了使用开源GNU Radio平台进行快速原型设计的方法,该方法用于开发帧编码器。此编码器生成数字复基带表示形式的OFDM帧,并通过USRP2设备完成数模转换和最终传输。 由于实际的编码过程包含大量复杂的步骤,我们将实现策略拆分为三个连续阶段:首先使用高级语言(如MATLAB)根据IEEE标准文档创建参考编码器;其次逐步将MATLAB中的各个模块移植到GNU Radio中,在每一步完成后都与参考编码进行对比验证;最后通过空中传输测量来确认与早期商用11p收发机原型的兼容性,确保符合行业标准。 初步测试结果显示,基于GNU Radio平台开发出的发射机能生成高质量、完全合规的标准OFDM帧,并且其性能可媲美非软件定义无线电解决方案。此外,该编码器以GPLv3许可证发布,能够支持802.11a和802.11g标准的数据帧编码,为未来SDR项目提供了宝贵的构建模块。 ### IEEE 802.11p传输使用GNU Radio的关键知识点 #### 一、IEEE 802.11p标准概述 IEEE 802.11p是一种专为车辆环境设计的无线通信协议,旨在提供可靠的车对车(V2V)和车对基础设施(V2I)之间的数据交换能力。该标准在物理层面上与802.11a及802.11g相似,均采用正交频分复用技术实现高速移动环境下的可靠通信。 #### 二、软件定义无线电平台介绍 GNU Radio是一个开源项目,为构建复杂的SDR应用提供了丰富的工具集。本研究中使用了该平台来开发IEEE 802.11p发射机,并结合USRP2设备完成信号的数模转换和传输任务。 #### 三、快速原型设计方法论 为了实现完全符合IEEE 802.11p标准的发射器,我们采取了一种分阶段的方法: - **第一阶段**:使用MATLAB根据IEEE文档创建参考编码器。 - **第二阶段**:将各个模块从MATLAB逐步移植到GNU Radio,并在每一步完成后进行验证。 - **第三阶段**:通过与早期商用11p收发机原型的空中传输测试,确认实现结果符合标准要求。 #### 四、OFDM帧生成 基于GNU Radio平台开发出的编码器能够生成数字复基带形式下的OFDM帧。这些信号随后经由USRP2设备进行数模转换,并最终发射出去。 #### 五、实验分析与结论 初步测量表明,使用GNU Radio实现的IEEE 802.11p发射机能有效产生完全符合标准要求的OFDM数据包。此外,该编码器不仅支持802.11p标准还兼容802.11a和802.11g的标准帧格式,为未来的SDR项目提供了有价值的构建模块。 #### 六、未来展望 本研究中开发出的IEEE 802.11p编码器不仅能够支持现有的无线通信协议,也为车载通信系统的进一步发展奠定了基础。
  • GnuradioWiFi 802.11b/g/p中
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    本文介绍了如何使用GNU Radio软件定义无线电工具包来实现和分析Wi-Fi(IEEE 802.11b/g/p)无线通信协议,为研究和开发提供了一个灵活的平台。 在无线通信领域,WiFi技术作为局域网连接的重要标准之一,其802.11系列协议是实现无线通信的关键规范。其中,802.11bgp代表了不同速度和兼容性的三种常见标准:802.11b、802.11g 和 802.11p。本段落将探讨如何使用开源软件定义无线电(SDR)工具Gnuradio来实现这几种协议的接收器和发射器。 Gnuradio是一个强大的开源平台,专为SDR设计,支持各种数字信号处理功能。通过C++和Python编程,开发者可以构建复杂的射频系统,包括模拟、调制解调以及通信协议的实现。在Gnuradio中实现802.11bgp涉及到了几个关键知识点: 1. **了解802.11协议**:理解这些标准的基本原理至关重要。例如,802.11b工作于2.4GHz频段,最大传输速率为11Mbps;而802.11g同样在该频段运行但速率提升至54Mbps,并且向下兼容802.11b。此外,专为车辆通信设计的802.11p标准速度较低但可靠性更高。这些协议均采用直接序列扩频(DSSS)或正交频率分复用(OFDM)技术。 2. **掌握SDR基础**:软件定义无线电的核心在于通过软件实现传统硬件调制解调功能,这使得灵活处理不同无线通信标准成为可能。Gnuradio提供了一系列用于构建无线链路的块,例如信号源、滤波器和解调器等。 3. **熟悉Gnuradio工作流程**:在该平台中,一个典型的应用程序由几个部分组成:获取射频信号(源头)、下变频将射频转换为中频以及进行数字处理。对于802.11bgp的实现而言,则需要涉及OFDM解调、帧同步和错误检测与纠正等步骤。 4. **代码实践**:在Gnuradio中,通常使用C++编写低级信号算法,并用Python搭建整体流图(即图形化界面)。这种混合编程方式确保了性能的同时也提高了开发效率。 5. **gr-ieee802-11-next模块的应用**:这个扩展包用于实现802.11协议的解调和编码,用户可以导入此模块快速构建支持这些标准的SDR应用。 综上所述,通过Gnuradio实现802.11bgp接收器与发射器需要深入了解无线通信协议、掌握SDR原理及熟练使用Gnuradio。这不仅是一项理论结合实践的技术挑战,也是在SDR和WiFi技术领域研究的重要方向之一。对于希望在此领域发展的工程师而言,这样的实践经验极具价值且有助于技能提升与发展。