寬帶極高速WLAN系統(tǒng)的時頻同步方法研究與系統(tǒng)硬件實現(xiàn).pdf

1、RESEARCHoFTIMEANDFREQUENCYSYNCHRoNIZATIoNINIEEE80211ACANDSYSTEMHARDWAREIMPLEMENTIoNADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheDegreeofMasterofEngineeringBYLiHengSupervisedbyProfessorXuQinzhenSchoolofInformationScie

2、nceandEngineeringSoutheastUniversityNanjing，210096，ChinaApril2015摘要摘要隨著移動寬帶接入需求的不斷增長，無線局域網(wǎng)正在人類的生活中扮演著越來越重要的角色。IEEE80211ac是最新的寬帶無線局域網(wǎng)通信協(xié)議，采用MIMO和OFDM技術(shù)，能夠有效的對抗頻率選擇性衰落并顯著提高系統(tǒng)容量。本文致力于研究基于IEEE80211ac系統(tǒng)中的時間以及頻率同步，并對系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)做了說

3、明。論文的主要工作如下：1對比了IEEE80211ac和之前的無線局域網(wǎng)通信協(xié)議，指出其在吞吐率以及頻譜效率方面的提升，并對MIMO和OFDM技術(shù)做了詳細介紹。2研究了IEEE80211ae物理層標準規(guī)范以及發(fā)射機的關(guān)鍵技術(shù)。對物理層傳輸幀格式做了詳盡介紹，研究了物理層發(fā)射機的的數(shù)據(jù)基帶處理流程，關(guān)鍵模塊的實現(xiàn)方法。3重點研究了基于IEEE80211ac系統(tǒng)的時間以及頻率同步。給出了MIMO—OFDM系統(tǒng)復(fù)基帶信號模型后，分析了各種同步

4、誤差對系統(tǒng)性能的影響。對于時間同步，提出了一種改進的延時相關(guān)幀同步方法，能夠有效的消除“平臺效應(yīng)”，提高幀同步的準確性。同時研究了基于長訓(xùn)練序列互相關(guān)和基于短訓(xùn)練序列自相關(guān)的符號同步算法，通過仿真對比顯示短訓(xùn)練自相關(guān)法更適合于MIMO系統(tǒng)，并給出其實現(xiàn)流程；對于載波同步，利用長短訓(xùn)練序列頻偏估計范圍之間的關(guān)系提出了一種硬件低復(fù)雜度的載波頻偏估計算法。在具體硬件實現(xiàn)時，減少了一次反三角函數(shù)和一次頻偏補償?shù)挠嬎?，在信噪比較低時性能優(yōu)于傳統(tǒng)算

5、法；對于采樣頻偏和相位跟蹤，針對信道估計效果不理想所帶來的相位噪聲，本文提出了一種采樣頻偏和相位跟蹤的聯(lián)合估計方法。利用鄰近OFDM符號內(nèi)導(dǎo)頻相位的差值能夠有效的消除信道估計所帶來的相位噪聲。4實現(xiàn)了基于IEEE80211ae系統(tǒng)的發(fā)射機以及時間和頻率同步模塊。對于每個模塊給出了其硬件設(shè)計思路和具體實現(xiàn)方案。通過功能仿真和在線實時測試確保了每個模塊在系統(tǒng)中的正確性。5對于整個硬件平臺的系統(tǒng)架構(gòu)、數(shù)據(jù)流在平臺內(nèi)部的流向以及系統(tǒng)參數(shù)做了詳細