基于802.11ac协议的OFDM信号同步算法的研究与实现

发布时间：2017-10-17 23:16

  本文关键词：基于802.11ac协议的OFDM信号同步算法的研究与实现

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【摘要】：如今移动终端数量与日俱增、无线化趋势所向披靡,人们对无线通信需求的日益增加,可以满足更高吞吐量的5G Wi-Fi(the fifth Generation Wireless-Fidelity)应运而生。然而当今对5G Wi-Fi的硬件实现仍然受到了算法复杂度、硬件资源消耗等问题的限制,未能得到广泛的应用;同时在具体实现的过程中,现有算法大都采用增加时间成本,或采用增加硬件资源消耗的方式保证算法性能,而同步是通信系统正常工作的前提。本文主要针对现有IEEE802.11ac系统中同步算法存在的问题提出改进算法,进而完成同步模块的硬件实现。详细分析了IEEE802.11ac协议及所应用的通信系统的特点;设计了同步模块的四个核心模块:帧检测、粗频率同步、符号同步、细频率同步,并对其进行了仿真;然后提出了一些改进算法:第一点为针对峰值随信噪比变化范围过大,为了使符号同步输出冲激峰值变化范围能够尽量的减小,采用了利用帧检测输出作为符号同步归一化使能信号的方法,提出了联合帧检测冲激归一化算法;第二点为针对多天线系统导致冲激难检测,为了使准确检测到冲激的概率尽量的提高,采用了利用两个模糊冲激延迟相加产生一个确定冲激的方法,提出了延时相加冲激检测算法;第三点为针对符号同步互相关模块资源消耗过大,为了使乘法器硬核的资源消耗达到最少,采用了利用量化长训练序列为最相近的2的整数次幂实现单个移位替代乘法器的方法,提出了低复杂度互相关算法;对整个IEEE802.11ac基带系统中的各个性能指标进行了分析;在硬件平台中利用FPGA实现了改进后的同步算法。仿真表明,本文采用的帧检测模块误差以及粗频率同步模块残余频偏最大值均小于正确实现同步功能的最大值,符号同步模块在SNR满足要求是正确检测概率和虚警概率分别可达到较为理想的情况,细频率同步模块的残余频偏最大不超过赫兹量级。本文在无线通信分析设备项目中完成硬件实现,采用的FPGA芯片(XC7K325T)资源使用量与数字下变频(DDC)模块的资源消耗量完全可以满足和DDC模块一同在该芯片中使用的要求,两个模块对芯片资源的总使用量不足一半。总之,本文设计与实现完全可以满足预定的指标要求。
【关键词】：IEEE802.11ac协议 WLAN OFDM 同步 FPGA
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN915.04
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本文编号：1051604