IEEE 802.11a协议

IEEE 802.11 系列协议主要使用了 OFDM 调制技术，是现今局域无线网的通用标准，被广泛应用于 WIFI 通信中，WIFI 版本及其对应的 802.11 协议版本如下：

Wi-Fi 1 是 1999 年发布的 802.11b 标准。
Wi-Fi 2 是 802.11a 标准，也是 1999 年发布。
Wi-Fi 3 是 2003 年发布的 802.11g 标准。
Wi-Fi 4 是 802.11n 标准，于 2009 年发布。
Wi-Fi 5 是 2014 年发布的 802.11ac 标准。
Wi-Fi 6 是新版本，也称为 802.11ax，它计划于 2019 年发布。

实际 IEEE 802.11a 协议与 GR-OFDM 流程的最大区别就是前导码的不同，相比来说802.11a 协议更严谨。GR-OFDM算是一个简化版的协议。

802.11a 帧结构如下：

图1 802.11a 帧结构

在两个物理层之间交换的数据单元是包含PSDU的PLCP协议数据单元(PPDU)。在两个MAC层之间交换的数据单元是MPDU，每个MPDU对应于一个在PPDU内的PSDU。

PSDU： PHY sublayer Service Data Units
PLCP： PHY Convergence Procedure 物理层汇聚协议
PPDU： PLCP Protocol Data Units
MPDU： MAC Sublayer Protocal Units

在发送时，PSDU前要加上PLCP前导训练序列和报头以形成PPDU。在接收端，PLCP前导和报头可以辅助解调和得到PSDU。

PLCP报头包含以下几个域：数据速率位（RATE）、保留位（Reserved）、数据包长度位（LENGTH）、奇偶校验位（Parity）和业务位（SERVICE）。在调制时，速率位、保留位、长度位、奇偶位以及值为0的6位尾比特构成一个单独的OFDM符号，用SIGNAL段表示。

信号段采用的是BPSK调制，1/2的编码速率。PLCP头的业务位以及PSDU标记为DATA域，再加上6个尾比特，以及填充比特构成数据（Data）区。其中，信号段的速率位以及长度位决定着数据的比特率，进而决定其调制方式，编码速率等一系列的参数值。

OFDM 的前导训练序列（Preamble training symbol）包括10个短训练符号(STS，用于自动增益控制、分集选择、定时捕获、粗频偏估计)和2个长训练符号(LTS，用于信道估计和细频偏估计)，如图2。

图2 OFDM 的前导训练序列

这里的 STS 与 LTS 的位置与功能就相当于 GR-OFDM 中的两个前导码 word1 与 word2。

PPDU编码中，由 SIGNAL 得到一个 OFDM 符号要经过同样的过程：卷积编码、交织、BPSK调制、插入导频、傅里叶变换、添加适当保护间隔使数据率达到6Mbit/s。GR-OFDM 中不存在卷积编码及交织的步骤。

根据发端的Rate计算每个OFDM符号所包含的数据比特位（ $N_{DBPS}$ ）、编码速率（R）、每个OFDM子载波中的比特数（ $N_{BPSC}$ ）以及每个OFDM符号中经过编码的比特数（ $N_{CBPS}$ ）。

在业务域（SERVICE）后加入 PSDU，并在尾部补0使数据段的长度达到 $N_{DBPS}$ 的整数倍，调整后的比特流形成包中 Data 部分。

将调制后的复数信号按照48为单位分成若干组，每一组可以形成一个OFDM符号，并将其映射到编号为-26～-22、-20～-8、-6～-1、8～20、22～26的OFDM子载波上，编号为-21、-7、7、21的子载波用来插入导频。然后进行64点IFFT转换为时域信号，其他不用的子载波上补0。之后加循环前缀形成保护间隔GI，并采用时间截短的方法对每一个周期的OFDM符号的波形范围进行加窗处理。这里的载波调制方式与 GR-OFDM 中一致。

以含有rate和length信息的signal开始的OFDM符号流一个接一个地传入信道进行传输。并根据理想信道的中心频率，将复基带波形上变频到RF频率上。

注：802.11a中OFDM系统的参数