將IEEE802.11p是應(yīng)用于汽車通信的特殊環(huán)境時(shí)，要求擁有1 000英尺的傳輸距離、支持多種傳輸速率、工作在5.9 GHz頻段[1]，為此對(duì)該頻段下無(wú)線局域網(wǎng)的媒體訪問(wèn)控制（MAC）和物理層（PHY）作了規(guī)范。其最終愿景是建立一個(gè)允許車與車之間或車輛與路邊設(shè)施之間通信的網(wǎng)絡(luò)[2]。物理層采用OFDM技術(shù)[3],主要提供了物理層匯聚功能，由PHY 匯聚規(guī)程（PLCP）支持，它定義了一種能將PLCP服務(wù)數(shù)據(jù)單元（PSDU）映射成適合在兩個(gè)或更多關(guān)聯(lián)的站點(diǎn)(STA)之間發(fā)送、接收用戶數(shù)據(jù)和管理信息幀的方法。

    PLCP子層的物理層服務(wù)數(shù)據(jù)單元（PSDU）和物理層協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PPDU）幀之間的編碼關(guān)系如圖1所示[4]。PLCP報(bào)頭包括需發(fā)送數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度(8 bit二進(jìn)制)，發(fā)送數(shù)據(jù)的速率，保留比特，用于檢錯(cuò)的奇偶校驗(yàn)比特以及服務(wù)字段。其中長(zhǎng)度位、速率位、保留位、奇偶校驗(yàn)位外加用于解碼的6 bit尾比特構(gòu)成了一個(gè)獨(dú)立的信號(hào)段OFDM符號(hào)，不同的速率對(duì)應(yīng)的調(diào)制參數(shù)如表1所示。

    信號(hào)段OFDM采用固定的BPSK調(diào)制。報(bào)頭中的服務(wù)字段和后面的PSDU，尾比特以及填充比特組成了按信號(hào)段所要求的數(shù)據(jù)發(fā)送速率的數(shù)據(jù)段OFDM符號(hào)，尾比特是為了維特比解碼狀態(tài)歸零所設(shè)，填充比特則是擴(kuò)展數(shù)據(jù)比特個(gè)數(shù)以構(gòu)成完整的數(shù)據(jù)OFDM符號(hào)。
    每個(gè)PPDU幀前面還需PLCP前導(dǎo)碼以便于接收端分集選擇、定時(shí)捕獲和頻率捕獲等[5]。前導(dǎo)碼無(wú)需卷積編碼解碼，信號(hào)字段雖進(jìn)行卷積編碼，但是采用固定的1/2碼率編碼，不存在刪余編碼問(wèn)題。數(shù)據(jù)字段比特則需要根據(jù)信號(hào)字段提供的可選的速率信號(hào)解出對(duì)應(yīng)的碼率，從而進(jìn)行相應(yīng)的刪余解碼方式。
1（2,1,7）編碼器
    IEEE802.11p 物理層中卷積碼不同的碼率都是通過(guò)對(duì)（2,1,7）卷積碼進(jìn)行刪余比特得出的。（2,1,7）編碼器本身得到的是1/2碼率的碼字[6]。如圖2所示，1路輸入，2路輸出。編碼約束長(zhǎng)度為7，故編碼寄存器共有26=64個(gè)狀態(tài)。輸出A和B生成的多項(xiàng)式分別為gA=1338, gB=1718，輸入數(shù)據(jù)在時(shí)鐘作用下進(jìn)入移位寄存器，編碼器按照輸出多項(xiàng)式進(jìn)行抽頭模2求和，每一節(jié)拍1 bit輸入，2 bit輸出，其中輸出A先于輸出B之前。

2 刪余編碼
    為得到更高要求的編碼率以提高發(fā)射端的效率，通常在一定規(guī)律的位置上進(jìn)行刪余，接收端解碼前在相應(yīng)刪余位置上插入啞元0或1。
    從碼率為1/2的編碼器產(chǎn)生（n-1）/n碼率的刪余編碼方法：把信息比特以n-1位分組，經(jīng)（2,1,7）編碼器，產(chǎn)生的碼字為2（n-1）bit，每2（n-1）bit刪除特定位置上的(n-2)bit，從而得出的碼字碼率為（n-1）/n [7]。具體的比特丟棄位置如圖3和圖4所示，這里采取的刪余圖案分別為（1 1 1 0 0 1）和（1 1 1 0），以滿足3/4和2/3的編碼速率。1代表該位比特保留，0表示該位比特丟棄。

    從仿真結(jié)果可以看出：(1)隨著仿真的隨機(jī)碼元個(gè)數(shù)的增加，由插入啞元導(dǎo)致的Viterbi譯碼誤碼率均趨于穩(wěn)定; (2)隨機(jī)碼元個(gè)數(shù)一定時(shí)，3/4刪余編碼譯碼中插入啞元為0時(shí)引起的誤碼率整體上小于啞元為1的誤碼率，故而選用啞元0；而當(dāng)碼率為2/3的刪余編碼譯碼中插入啞元為0時(shí)引起的誤碼率整體上略大于啞元為1的誤碼率，此時(shí)選用啞元1。因此譯碼時(shí)需根據(jù)碼率選擇插入啞元。
    實(shí)驗(yàn)2 分別在插入啞元為0和1兩種情形下，比較不同碼率卷積編碼導(dǎo)致的維特比譯碼的誤碼率。選用的隨機(jī)碼元數(shù)目同樣滿足表達(dá)式5。仿真結(jié)果如圖7和圖8所示。

    從仿真結(jié)果可以看出,隨著隨機(jī)碼元數(shù)的增加，不同碼率卷積碼的誤碼率逐漸趨于平穩(wěn)，3/4碼率下的維特比譯碼誤碼率普遍高于2/3碼率所產(chǎn)生的誤碼率，這與不同碼率卷積碼譯碼時(shí)插入的啞元數(shù)目的多少有直接的關(guān)系。
    本文針對(duì)IEEE802.11p 物理層要求的幾種卷積碼，結(jié)合協(xié)議物理層幀的碼元構(gòu)成，討論了刪余編碼的實(shí)現(xiàn)方法，同時(shí)按照比特刪余圖案給出了通過(guò)添加碼元進(jìn)行維特比譯碼的方式。通過(guò)對(duì)符合幀要求的隨機(jī)信源誤碼率的仿真實(shí)驗(yàn)，比較了不同插入啞元和碼率對(duì)維特比譯碼的影響，分析了不同條件下比特錯(cuò)誤率的統(tǒng)計(jì)特性并得出具體碼率下最佳譯碼啞元選用方案。這種誤碼除了信道干擾外完全是由維特比譯碼時(shí)人為地在刪余位置上插入固定啞元以及啞元數(shù)目多少造成的。后續(xù)的工作應(yīng)結(jié)合實(shí)際信道傳輸，仿真復(fù)雜無(wú)線信道尤其是多徑干擾[8]和插入啞元共同影響下整個(gè)系統(tǒng)誤碼率的性能。
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