（一）解析OFDM无线通信数据协议
前言介绍
思来想去，焦虑如同有丝分裂一般占据我内心的最高点，打破原本的电解质平衡，整个心理防线破烂不堪，导致焦虑所到之处如同废墟一般。为何焦虑？不仅仅是基础不牢的知识储备，还有课题内容的停滞不前，还有父亲康复的煎熬陪护，还有看不到自己得未来，还有担心不能给予所爱之人稳定且安逸的生活。
今天刷到一篇知乎：《研究生FPGA只会写SPI、串口和IIC，感觉毕业之后会找不到工作，请问下一步应该学什么？》，看到之后感慨万分，仿佛看到了自己的身影。看到评论区有大佬推荐通信类学生在有FPGA的基础可以通过OFDM项目进行学习，既能够加深个人对于通道编码、同步、载波等原理的理解。凑巧，本人最后一个课题项目就基于OFDM IEEE 802.11a 协议进行实验，整体流程基本相同，但最后是基于电力线进行载波传输的，并不需要无线传输，因此相关数据协议后续也是要自定义。目前就是先把这一套跑通，明白原理后再改也只是手到擒来的事情了。
所以这一系列文章，我打算在毕业之前写完，发射机肯定是要写完的，接收机的话看我们课题组的进度吧，因此不知道后续毕业论文以及小论文要消耗多少时间，如果有时间一定会写，因为这个项目很锻炼人，也十分有“含金量”—指的是对于入门的新手菜鸟来说提升自我能力的性价比。
一、OFDM的意义
OFDM，Orthogonal Frequency Division Mutiplexing，全称为正交频分多址。首先要明白OFDM的原理，研究理论是什么，存在的意义是什么，进而在研究实现方法流程等等。其中如果小白首次接触可以通过看书或者网上十分丰富的文章入手，推荐：《给“小白”图示讲解OFDM的原理》 。
图1是在时域中理解传输信息的一个最简单的形式，比如要发送信息a，通过调制幅度将信息a加载到sin(t)上，对应的频谱就是移动了1/2π的sa函数，如果将信息b加载到sin2t,那就是移动了1/π的sa函数。
图1：时域分析图 -摘自上文
理解完最基本的传输过程后，OFDM利用正交这一特点，子载波之间互不干扰的特性将a1、a2…ak等信息同时加载到相互正交的载波信号上，最终频域表现为图2的关系，理解OFDM的优势。
图2：频域正交分析图 -摘自上文
了解完基本原理后，如果一个一个按照公式进行累加，然后调制，解调这边一个一个积分解调未免太过复杂。通过观察累加和，发现与傅里叶级数存在关系。如图3所示，通过IFFT（IDFT）能够迅速完成子载波之间的累加。解调这边通过FFT就能迅速完成解调。
图3：IFFT与FFT在OFDM中的作用-摘自上文
OFDM达到了理论上最高的频带利用率， 但是实际信号之间的干扰会非常影响信号本身的稳定性。因此OFDM中设置了很多预防信号干扰、方便信号解调的数据以及信号处理操作。
二、解析802.11a物理层协议
1.子载波
OFDM symbol由子载波构成，子载波的数量是PPDU带宽的函数。子载波类型如下：
data数据子载波，用于数据传输。
pilot导频子载波，用于相位信息和参数跟踪。
未使用的子载波，既不用于数据传输也不用于导频传输。未使用的子载波包括DC子载波、频带边缘的guard保护频带子载波和null子载波。
2.参数计算
基于20Mhz的传输速率进行计算。如图所示
3.协议构成以及时长分配
结合两图来看，一目了然。
PPDU主要包含3个部分，分别是前导码，signal域，Data域。
4.传输速率计算
传输速率的计算公式为: 48个子载波 * 每个子载波承载的bit数量 * 编码效率 / OFDM符号周期。
以QPSK调制，3/4编码效率为例，其数据传输效率为：
482(3/4)/4=32Mb/s。
三、发射机框架
后面解释每一步的作用以及实现方法，所有图片摘自网络以及教材，非个人画。