基于WLAN的OFDM同步技术研究及实现

论文摘要

OFDM(正交频分复用技术)是一种多载波数字调制技术,采用OFDM技术可有效地处理符号间干扰、多径衰落,频谱利用率高,可提高系统的传输速率,有望成为下一代通信系统的关键技术。本文就是在要求高速率传输的无线局域网的背景下,对OFDM同步技术进行的研究。基于WLAN的OFDM的背景、基本原理及IEEE 802.11a标准,提出了一种无线局域网解决方案;分析了符号定时偏差、载波频率偏移偏差对系统的影响,说明了同步对系统的重要性。对利用本地序列进行同步和利用数据自身的性质进行同步的算法进行了详细的分析,提出了基于无线局域网的符号粗同步算法,载波粗同步算法,符号精同步和载波精同步最大似然联合估计算法,进行了仿真分析,取得了良好的仿真结果;算法的硬件实现也是本文的另一个重点,提出了同步算法硬件结构,利用VHDL语言实现了符号粗同步模块,频率粗同步模块、FFT模块。符号粗同步模块采用的是并行十六路检测方法,可实现信号的连续检测,频率粗同步模块采用的是基于查找表的运算方式。FFT模块采用的是基于块浮点运算的64点复数变换。经过软硬件仿真测试,满足系统要求。最后考虑速度、资源、功耗、占用面积等因素,选用适用于本系统的FPGA CycloneⅡ系列芯片及模数、数模转换芯片,利用PROTEL软件设计了可用于本系统逻辑验证的硬件平台,为将来完成一个完整的局域网收发系统打下基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 主要内容研究动态
• 1.2.1 OFDM技术发展
• 1.2.2 WLAN技术发展
• 1.2.3 OFDM与WLAN结合的必然性
• 1.3 本文主要研究的内容
• 第2章 OFDM原理及系统设计
• 2.1 单载波与多载波通信系统
• 2.2 OFDM基本原理
• 2.2.1 OFDM数据映射调制
• 2.2.2 OFDM的保护间隔和循环前缀
• 2.3 无线局域网原理及组成
• 2.3.1 无线局域网原理
• 2.3.2 网络组成
• 2.3.3 点对点型拓扑结构
• 2.3.4 无线局域网传输结构
• 2.4 IEEE802.11a标准
• 2.4.1 IEEE802.11物理层结构
• 2.4.2 IEEE802.11a帧结构
• 2.5 本章小结
• 第3章 同步算法研究及仿真
• 3.1 具有同步误差的OFDM传输系统
• 3.2 同步误差对系统的影响
• 3.2.1 符号定时偏差的影响
• 3.2.2 载波频率偏移的影响
• 3.3 同步实现方案
• 3.4 符号粗同步算法
• 3.4.1 利用本地序列进行相关检测
• 3.4.2 利用序列自身进行相关检测
• 3.5 频率粗估计算法
• 3.6 符号精同步和频率精同步估计算法
• 3.6.1 Schmidl-Cox算法精频率偏移估计
• 3.6.2 基于循环前缀的联合同步算法
• 3.7 同步算法仿真
• 3.7.1 程序设计方案
• 3.7.2 仿真结果
• 3.8 本章小结
• 第4章 同步逻辑模块设计
• 4.1 系统开发设计流程
• 4.2 符号粗同步模块设计
• 4.3 频率粗估计模块设计
• 4.4 符号精同步及频率精同步模块设计
• 4.5 FFT设计原理及电路设计
• 4.5.1 FFT算法原理
• 4.5.2 FFT处理器的FPGA逻辑设计
• 4.5.3 FFT各模块设计及实现
• 4.6 本章小结
• 第5章 硬件测试电路设计
• 5.1 系统设计依据的方法和原则
• 5.1.1 系统的设计依据的方法
• 5.1.2 系统的设计依据的原则
• 5.2 硬件系统设计方案
• 5.3 系统设计任务
• 5.4 系统电路设计
• 5.4.1 FPGA芯片选择
• 5.4.2 A/D转换器选择与电路设计
• 5.4.3 D/A转换器选择与电路设计
• 5.4.4 存储电路与FPGA电路设计
• 5.4.5 FPGA系统电源电路设计
• 5.4.6 人机接口电路设计
• 5.4.7 FPGA数据下载电路设计
• 5.4.8 系统印刷电路板设计
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 附录