论文题目: 无线局域网的OFDM同步系统的研究与实现
论文类型: 硕士论文
论文专业: 通信与信息系统
作者: 张汝红
导师: 曹秀英,胡爱群
关键词: 无线局域网,正交频分复用,同步,载波频偏,剩余载波频偏,采样频偏
文献来源: 东南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 无线局域网是采用无线传输媒介的计算机网络,是无线通信技术与计算机网络技术相结合的产物。符合IEEE802.11a标准的无线局域网,其物理层采用OFDM调制,可以实现高达54Mbit/s的传输速率。正交频分复用(OFDM)技术是当今高速无线通信领域中的研究与应用热点。OFDM具有抗多径衰落,频谱利用率高,实现时系统结构简单等优点,特别适合于无线环境中的高速数据传输。本文着重研究OFDM系统中的同步技术以及基于IEEE802.11a标准的同步方案设计。本文在描述了OFDM技术的基本原理和一般OFDM系统的结构模型后,详细分析了载波频率偏差,符号定时偏差,采样时钟偏差对OFDM接收机性能的影响,同时本文还介绍了几种典型的同步算法,即利用特殊的训练符号进行同步、利用OFDM符号中的循环前缀进行同步及利用导频信号进行同步的算法,这些算法的思想常被用在新的同步方案设计中,同时也常作为新方案的性能和实用性的参考基准。然后提出了一种针对IEEE802.11a标准,适用于无线局域网突发性通信系统的同步方案,这也是本文的最大贡献。该同步方案在时域利用训练符号完成了数据帧头捕获,载波频偏估计,符号定时等任务,在频域利用导频信号完成剩余载波频偏跟踪,以及采样频偏跟踪等任务。整个同步方案具有计算量少,结构实现简单的特点,满足突发性通信环境下迅速实现同步的要求;同步算法下与理想同步下的系统误比特率曲线的对比表明了该同步方案在慢时变信道中具有的良好的性能。本论文的内容安排如下:第一章简单介绍了无线局域网与OFDM技术的发展;第二章介绍OFDM系统的基本原理以及结构,并对各种非理想因素对OFDM系统造成的性能影响进行了分析;第三章,介绍了几种典型的OFDM系统同步算法;第四章介绍IEEE802.11a标准下的OFDM系统的具体结构;第五章提出了基于IEEE802.11a的同步方案,研究了此方案中各部分算法的参数及其性能,最后给出了整个同步方案的总体仿真性能;第六章简要介绍了IEEE802.11a数字原型机的硬件及软件设计,并对粗频偏估计及校正模块的HDL实现进行了比较详细的说明;第七章总结全文,提出系统需完善的地方及需要进一步研究的OFDM技术。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 引言
1.1 无线局域网相关概念及技术
1.2 无线通信中的OFDM 技术简介
1.2.1 多载波传输的历史背景
1.2.2 OFDM 的演进
1.2.3 OFDM 的主要优缺点
1.3 本论文的内容安排
第二章OFDM 系统介绍
2.1 OFDM 基本原理
2.2 OFDM 基带系统结构
2.3 几种非理想因素对OFDM 系统的影响
2.3.1 非理想信道的影响
2.3.2 帧检测偏差的影响
2.3.3 载波频偏的影响
2.3.4 符号定时偏差的影响
2.3.5 采样时钟频偏的影响
2.3.6 非线性对OFDM 系统的影响
2.3.7 信道估计问题
2.4 本章小结
第三章 典型的OFDM 同步算法的研究
3.1 SCHMIDL&COX 的符号定时及频偏估计算法
3.2 利用循环前缀联合估计符号定时和载波频偏
3.3 利用导频信号进行载波频偏估计
3.4 采样频偏同步
3.5 本章小结
第四章IEEE802.11a 介绍
4.1 主流WLAN 标准及其特点
4.2 IEEE802.11a 物理层基本结构
4.3 PLCP 子层
4.3.1 PLCP 帧格式
4.3.2 PLCP 前导信息
4.3.3 SIGNAL 符号
4.3.4 数据（DATA）段处理
4.3.5 导频子载波
4.3.6 OFDM 符号表达式
4.4 本章小结
第五章 IEEE802.11a 的同步方案及其算法仿真
5.1 同步的要求
5.2 仿真使用的信道模型
5.3 系统模型
5.4 同步流程
5.5 帧同步
5.6 符号定时
5.6.1 WLAN 接收机的符号定时方法
5.6.2 WLAN 接收机的符号定时算法的简化
5.6.3 符号定时点的修正
5.6.4 符号定时偏差的校正
5.7 载波频率同步
5.7.1 捕获阶段
5.7.2 跟踪阶段的估计及校正
5.8 采样频率同步
5.8.1 采样频偏的估计
5.8.2 采样频偏的校正
5.9 整体同步系统性能
5.10 本章小结
第六章IEEE802.11a 数字原型机的设计
6.1 快速原型机的设计
6.2 IEEE802.11a 原型机的硬件平台设计
6.3 IEEE802.11a 原型机的软件工作
6.3.1 基本模块的定点仿真
6.3.2 Cordic 算法
6.3.3 粗频偏估计及校正模块的 HDL 实现
6.4 本章小结
第七章 结束语
7.1 论文总结
7.2 本论文的后续工作
参考文献
致谢
硕士期间完成的论文
参与的项目
发布时间: 2007-06-11
参考文献
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