802.11a WiFi 通信算法全场景仿真
在无线通信算法研究与教学领域，IEEE 802.11a 协议作为 WiFi 技术的核心基础，其物理层全链路仿真长期缺乏系统化的公开资源。现有资源多为碎片化代码，仅支持单一调制/编码组合，难以满足协议规定的全部场景验证需求。
一、全场景适配能力
本方案支持 802.11a 协议规定的全部 4 种调制方式（BPSK/QPSK/16QAM/64QAM）和 3 种编码速率（1/2、2/3、3/4），共 8 种调制编码组合（MCS），可直接验证 6~54Mbps 全速率传输性能。
二、核心技术架构与实现细节
1. 协议合规性设计
方案严格遵循 IEEE 802.11a-1999 标准，核心参数与协议完全对齐：
- 物理层帧结构（PPDU）：包含前导码（STF+LTF+SIG）和数据段，SIG 字段精准解析调制编码方式、数据长度等关键信息。
- 信号处理流程：从扰码、卷积编码/打孔、交织，到 OFDM 调制/解调、同步/均衡，每一步均严格匹配协议时序与算法要求。
2. 全调制/编码适配核心逻辑
针对不同调制编码组合的适配难点，方案设计了模块化的参数驱动架构：
- 调制映射模块：通过统一的星座图映射函数，根据 MCS 索引自动切换 BPSK/QPSK/16QAM/64QAM 映射规则，输出归一化复数基带信号。
- 编码打孔模块：基于卷积编码（约束长度 7，生成多项式 [133,171]）的通用框架，通过打孔矩阵动态适配 1/2、2/3、3/4 三种编码速率。
- 译码适配模块：Viterbi 译码器支持动态路径度量更新，根据编码速率自动调整分支度量计算规则。
- 参数配置接口：仅需修改 MCS 索引参数，即可一键切换所有调制编码组合，自动生成对应速率的误码率曲线、星座图等结果。
三、仿真结果与分析
仿真涵盖了发射机调制后星座图、接收信号长训练序列波形、信道均衡后星座图、残余频偏补偿后星座图以及子载波解映射星座图等关键环节。通过对比不同信噪比下的误码率（BER）曲线，验证了算法在不同信道环境下的有效性。
四、运行环境
- 仿真环境：Matlab R2018b 及以上版本（建议安装 Communication Toolbox）。
- 编译环境：Latex 编译推荐 Tex Live。
五、扩展说明
方案包含适配 802.11n/ac 协议的改造思路及算法优化方向，可作为通信工程课程设计、毕业设计或科研项目的核心参考素材。
