将IEEE802.11p是应用于汽车通信的特殊环境时，要求拥有1 000英尺的传输距离、支持多种传输速率、工作在5.9 GHz频段[1]，为此对该频段下无线局域网的媒体访问控制（MAC）和物理层（PHY）作了规范。其最终愿景是建立一个允许车与车之间或车辆与路边设施之间通信的网络[2]。物理层采用OFDM技术[3],主要提供了物理层汇聚功能，由PHY 汇聚规程（PLCP）支持，它定义了一种能将PLCP服务数据单元（PSDU）映射成适合在两个或更多关联的站点(STA)之间发送、接收用户数据和管理信息帧的方法。

    PLCP子层的物理层服务数据单元（PSDU）和物理层协议数据单元（PPDU）帧之间的编码关系如图1所示[4]。PLCP报头包括需发送数据的长度(8 bit二进制)，发送数据的速率，保留比特，用于检错的奇偶校验比特以及服务字段。其中长度位、速率位、保留位、奇偶校验位外加用于解码的6 bit尾比特构成了一个独立的信号段OFDM符号，不同的速率对应的调制参数如表1所示。

    信号段OFDM采用固定的BPSK调制。报头中的服务字段和后面的PSDU，尾比特以及填充比特组成了按信号段所要求的数据发送速率的数据段OFDM符号，尾比特是为了维特比解码状态归零所设，填充比特则是扩展数据比特个数以构成完整的数据OFDM符号。
    每个PPDU帧前面还需PLCP前导码以便于接收端分集选择、定时捕获和频率捕获等[5]。前导码无需卷积编码解码，信号字段虽进行卷积编码，但是采用固定的1/2码率编码，不存在删余编码问题。数据字段比特则需要根据信号字段提供的可选的速率信号解出对应的码率，从而进行相应的删余解码方式。
1（2,1,7）编码器
    IEEE802.11p 物理层中卷积码不同的码率都是通过对（2,1,7）卷积码进行删余比特得出的。（2,1,7）编码器本身得到的是1/2码率的码字[6]。如图2所示，1路输入，2路输出。编码约束长度为7，故编码寄存器共有26=64个状态。输出A和B生成的多项式分别为gA=1338, gB=1718，输入数据在时钟作用下进入移位寄存器，编码器按照输出多项式进行抽头模2求和，每一节拍1 bit输入，2 bit输出，其中输出A先于输出B之前。

2 删余编码
    为得到更高要求的编码率以提高发射端的效率，通常在一定规律的位置上进行删余，接收端解码前在相应删余位置上插入哑元0或1。
    从码率为1/2的编码器产生（n-1）/n码率的删余编码方法：把信息比特以n-1位分组，经（2,1,7）编码器，产生的码字为2（n-1）bit，每2（n-1）bit删除特定位置上的(n-2)bit，从而得出的码字码率为（n-1）/n [7]。具体的比特丢弃位置如图3和图4所示，这里采取的删余图案分别为（1 1 1 0 0 1）和（1 1 1 0），以满足3/4和2/3的编码速率。1代表该位比特保留，0表示该位比特丢弃。

    从仿真结果可以看出：(1)随着仿真的随机码元个数的增加，由插入哑元导致的Viterbi译码误码率均趋于稳定; (2)随机码元个数一定时，3/4删余编码译码中插入哑元为0时引起的误码率整体上小于哑元为1的误码率，故而选用哑元0；而当码率为2/3的删余编码译码中插入哑元为0时引起的误码率整体上略大于哑元为1的误码率，此时选用哑元1。因此译码时需根据码率选择插入哑元。
    实验2 分别在插入哑元为0和1两种情形下，比较不同码率卷积编码导致的维特比译码的误码率。选用的随机码元数目同样满足表达式5。仿真结果如图7和图8所示。

    从仿真结果可以看出,随着随机码元数的增加，不同码率卷积码的误码率逐渐趋于平稳，3/4码率下的维特比译码误码率普遍高于2/3码率所产生的误码率，这与不同码率卷积码译码时插入的哑元数目的多少有直接的关系。
    本文针对IEEE802.11p 物理层要求的几种卷积码，结合协议物理层帧的码元构成，讨论了删余编码的实现方法，同时按照比特删余图案给出了通过添加码元进行维特比译码的方式。通过对符合帧要求的随机信源误码率的仿真实验，比较了不同插入哑元和码率对维特比译码的影响，分析了不同条件下比特错误率的统计特性并得出具体码率下最佳译码哑元选用方案。这种误码除了信道干扰外完全是由维特比译码时人为地在删余位置上插入固定哑元以及哑元数目多少造成的。后续的工作应结合实际信道传输，仿真复杂无线信道尤其是多径干扰[8]和插入哑元共同影响下整个系统误码率的性能。
参考文献
[1] 李浩，高泽华，高峰,等. IEEE 802.11无线局域网标准研究[J].计算机应用研究, 2009,26（5）:1616-1620.
[2] 孔驰. 智能交通系统中基于DSR协议的无线通讯[D]. 武汉：武汉理工大学, 2007.
[3] 金纯,柳兴,万宝红,等. IEEE 802.11p：车载环境下的无线局域网[J]. 通信技术, 2009,42（1）:323-325.
[4] IEEE.IEEE Std 802.11-2007,part 11:Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer(PHY) Specifications[S]. New York: LAN/MAN Standards Committee,2007.
[5] 方晗, 缪蔚,洪志良. 基于前导码的WLAN 802.11b频偏估计算法[J].电路与系统学报, 2007,12（3）:143-146.
[6] 李晓刚,蔡德林.2,1,7卷积码Viterbi译码器的一种设计方案[J].信息技术,2008,32(1):41-44.
[7] 刘会红. 高速Viterbi译码器的研究与实现[D].哈尔滨：哈尔滨工程大学, 2004.
[8] 李国松. 无线OFDM系统中的信道估计研究[D].成都：电子科技大学, 2005.