基于IEEE802.11aOFDM关键技术的FPGA实现

论文摘要

正交频分复用(OFDM)调制技术是新一代无线通信的关键技术,由于其频谱利用率高且具有很好的对抗频率选择性衰落和窄带干扰的能力,已经被广泛应用于各种先进的数字通信系统。基于IEEE802.11a标准的无线局域网物理层采用OFDM技术,它的研究和应用也正日益受到关注和重视。本文主要探讨无线局域网的若干关键技术,主要涉及基于IEEE802.11a标准OFDM系统信道估计、定时同步、频偏估计的研究和实现方案。主要介绍基于导频的信道估计算法,对典型的估计方法进行分析比较,并在Matlab上仿真。根据标准规定在FPGA实现时采用梳状导频,求导频上信道信息时选择LS算法,采用线性插值获得数据子信道频域响应,在算法性能和实现复杂度上取得了很好的平衡。利用短序列的自相关性完成定时同步,且在不影响时偏估计性能的情况下对自相关值只取实部而不取模值,在设计时只需要两个而不是四个乘法累加器来实现,大大降低了设计的复杂度。选用流水线结构的CORDIC处理器来实现求复数幅角和频偏纠正两个主要单元,由于频偏粗估计与精估计算法原理和实现方法类似,在设计时可以复用一套电路。该方案实现简单,系统工作速度快,运行效率高,可以减少一半硬件资源的消耗。本论文给出了各个关键模块的硬件电路实现方案并仿真测试通过,这些关键技术是通信系统中的研究热点,对其他一些通信系统的设计与应用具有一定的参考意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 无线通信技术的发展
• 1.2 无线局域网的发展
• 1.3 OFDM技术的发展
• 1.4 论文的研究内容和结构安排
• 第二章 OFDM无线通信系统
• 2.1 OFDM的基本原理
• 2.2 OFDM的特点
• 2.3 OFDM的关键技术
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于IEEE802.11aOFDM系统
• 3.1 IEEE802.11a概述
• 3.2 OFDM的帧结构
• 3.3 利用训练符号进行同步和信道估计
• 3.4 本章小结
• 第四章 信道估计技术的研究和实现
• 4.1 基于导频的信道估计算法
• 4.2 计算机仿真
• 4.3 信道估计的硬件实现
• 4.4 本章小结
• 第五章 定时同步的设计实现
• 5.1 同步技术简介
• 5.2 定时同步误差的影响
• 5.3 定时同步的算法
• 5.4 定时同步的硬件实现
• 5.5 本章小结
• 第六章 频偏估计的设计实现
• 6.1 载波频率偏差的影响
• 6.2 频偏估计算法
• 6.3 粗频偏估计的硬件实现
• 6.4 精频偏估计硬件实现
• 6.5 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 本文工作总结
• 7.2 本文后续工作
• 参考文献
• 致谢