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

1、RESEARCHoFTIMEANDFREQUENCYSYNCHRoNIZATIoNINIEEE80211ACANDSYSTEMHARDWAREIMPLEMENTIoNADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheDegreeofMasterofEngineeringBYLiHengSupervisedbyProfessorXuQinzhenSchoolofInformationScie

2、nceandEngineeringSoutheastUniversityNanjing，210096，ChinaApril2015摘要摘要隨著移動(dòng)寬帶接入需求的不斷增長(zhǎng)，無(wú)線局域網(wǎng)正在人類(lèi)的生活中扮演著越來(lái)越重要的角色。IEEE80211ac是最新的寬帶無(wú)線局域網(wǎng)通信協(xié)議，采用MIMO和OFDM技術(shù)，能夠有效的對(duì)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(shí)間以及頻率同步，并對(duì)系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)做了說(shuō)

3、明。論文的主要工作如下：1對(duì)比了IEEE80211ac和之前的無(wú)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(duì)MIMO和OFDM技術(shù)做了詳細(xì)介紹。2研究了IEEE80211ae物理層標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范以及發(fā)射機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)。對(duì)物理層傳輸幀格式做了詳盡介紹，研究了物理層發(fā)射機(jī)的的數(shù)據(jù)基帶處理流程，關(guān)鍵模塊的實(shí)現(xiàn)方法。3重點(diǎn)研究了基于IEEE80211ac系統(tǒng)的時(shí)間以及頻率同步。給出了MIMO—OFDM系統(tǒng)復(fù)基帶信號(hào)模型后，分析了各種同步

4、誤差對(duì)系統(tǒng)性能的影響。對(duì)于時(shí)間同步，提出了一種改進(jìn)的延時(shí)相關(guān)幀同步方法，能夠有效的消除“平臺(tái)效應(yīng)”，提高幀同步的準(zhǔn)確性。同時(shí)研究了基于長(zhǎng)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(hào)同步算法，通過(guò)仿真對(duì)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(shí)現(xiàn)流程；對(duì)于載波同步，利用長(zhǎng)短訓(xùn)練序列頻偏估計(jì)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(jì)算法。在具體硬件實(shí)現(xiàn)時(shí)，減少了一次反三角函數(shù)和一次頻偏補(bǔ)償?shù)挠?jì)算，在信噪比較低時(shí)性能優(yōu)于傳統(tǒng)算

5、法；對(duì)于采樣頻偏和相位跟蹤，針對(duì)信道估計(jì)效果不理想所帶來(lái)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(jì)方法。利用鄰近OFDM符號(hào)內(nèi)導(dǎo)頻相位的差值能夠有效的消除信道估計(jì)所帶來(lái)的相位噪聲。4實(shí)現(xiàn)了基于IEEE80211ae系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)以及時(shí)間和頻率同步模塊。對(duì)于每個(gè)模塊給出了其硬件設(shè)計(jì)思路和具體實(shí)現(xiàn)方案。通過(guò)功能仿真和在線實(shí)時(shí)測(cè)試確保了每個(gè)模塊在系統(tǒng)中的正確性。5對(duì)于整個(gè)硬件平臺(tái)的系統(tǒng)架構(gòu)、數(shù)據(jù)流在平臺(tái)內(nèi)部的流向以及系統(tǒng)參數(shù)做了詳細(xì)