毫米波无线局域网中的导频同步关键技术研究

发布时间：2017-10-23 18:41

  本文关键词：毫米波无线局域网中的导频同步关键技术研究

  更多相关文章： 毫米波无线局域网 正交频分复用 导频位置优化 频偏 相位噪声

【摘要】：随着各种无线业务需求的发展和智能终端的普及,低频波段显得愈发拥挤,下一代无线局域网(WLAN)系统不仅需要提供更好的网络服务,同时需要支持更高速率的实时业务。当前的无线局域网系统还不能完全满足这些要求,因此电气与电子工程师协会(IEEE)802.11标准化组织在2012年,根据中国提交的毫米波段成立了IEEE 802.11 aj工作组。成立该工作组的主要目的是针对中国毫米波频段制定下一代无线局域网标准,以便在相对不拥挤的频段上实现支持Gbps的传输速率、提供更好网络性能的传输服务。毫米波由于其载频较高使得载波频偏相对较大；毫米波频段相比于低频段更易受到射频非线性的影响以及器件制作工艺的限制,使得在调制方式较高时相位噪声会对毫米波系统产生严重影响。这些都使得毫米波的同步更为困难,本文针对最新的IEEE 802.11 aj正交频分复用(OFDM)系统,分别从导频去除频率偏移和相位噪声的角度,研究了在毫米波无线局域网中如何使用导频提升OFDM系统性能。主要工作如下：首先,在对OFDM的基本原理和系统结构模型进行详细阐述后,重点分析了载波偏移、采样时钟频偏和相位噪声对OFDM接收机性能产生的影响；研究了IEEE 802.11 aj物理层规定的相关帧结构以及物理层的仿真模型,为后面章节导频同步算法的进一步分析及仿真实现提供了坚实的理论基础。其次,提出了一种优化导频位置的新方法,该方法从导频做采样频率同步和剩余相位跟踪的角度,利用导频间隔对导频位置进行了优化。随后对现有的去除频率偏移的算法进行改进,并在IEEE 802.11 aj帧格式的基础上,利用数值仿真方法对所提出的导频位置确定方法、频偏估计补偿算法进行了性能分析。数值仿真结果表明,所提出的导频位置确定方法和频偏估计补偿算法,在不提高系统复杂度的情况下,能够显著改善系统性能。最后,讨论了已有的相位噪声生成模型,给出了符合45 GHz毫米波特性的相位噪声模型和大小,并仿真了该模型对本系统的影响。研究了WLAN OFDM系统中的相位噪声抑制算法,发现已有算法在估计精确度和复杂度之间没有一个很好的折衷,故提出了一种在频域利用相位噪声的低通性、在时域消除Gibbs变换的频时域改进算法,该算法相比较于利用导频和数据迭代求解相位噪声的算法,在没有明显削弱补偿算法性能的情况下,降低了计算复杂度。
【关键词】：毫米波无线局域网 正交频分复用 导频位置优化 频偏 相位噪声
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN925.93
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-13
• 缩略语与数学符号13-15
• 第一章 绪论15-25
• 1.1 课题研究背景15-18
• 1.1.1 无线局域网的发展历程15-17
• 1.1.2 无线局域网的关键技术17-18
• 1.2 毫米波无线局域网系统18-19
• 1.2.1 毫米波特性18-19
• 1.2.2 毫米波现有标准19
• 1.3 无线局域网OFDM系统中的导频19-21
• 1.3.1 导频的结构20
• 1.3.2 导频估计频偏的研究现状20-21
• 1.4 无线局域网OFDM系统中的相位噪声21-23
• 1.4.1 相位噪声的产生21-22
• 1.4.2 相位噪声抑制算法研究现状22-23
• 1.5 论文安排23-25
• 第二章 正交频分复用系统及重要影响因素分析25-35
• 2.1 OFDM概述25-29
• 2.1.1 OFDM基本原理25-27
• 2.1.2 基带系统结构27
• 2.1.3 OFDM主要优缺点27-29
• 2.2 OFDM重要影响因素分析29-34
• 2.2.1 载波频偏的影响29-31
• 2.2.2 采样时钟频偏的影响31-32
• 2.2.3 相位噪声的影响32-33
• 2.2.4 其它因素的影响33-34
• 2.3 本章小结34-35
• 第三章 IEEE 802.11 aj物理层规范及仿真模型35-51
• 3.1 物理层规范35-40
• 3.1.1 物理层帧结构35-36
• 3.1.2 QTF字段36
• 3.1.3 信令字段36
• 3.1.4 MCTF字段36-39
• 3.1.5 物理层相关参数39-40
• 3.2 无线局域网仿真模型40-49
• 3.2.1 补零(padding)40-41
• 3.2.2 扰码器(scrambler)41-42
• 3.2.3 低密度奇偶校验码编码(LDPC coding)42-43
• 3.2.4 流解析器(stream parser)43-44
• 3.2.5 星座映射器(constellation mapper)44-46
• 3.2.6 LDPC子载波映射(tone mapping)46-47
• 3.2.7 空时分组编码(STBC)47-48
• 3.2.8 导频子载波(pilot tones)48
• 3.2.9 循环移位分集运算(CSD)48-49
• 3.2.10 空间扩展(spatial extending)49
• 3.3 本章小结49-51
• 第四章 利用导频间隔优化导频位置的方法51-63
• 4.1 频偏模型51-52
• 4.2 导频位置的确定52-55
• 4.3 用导频估计频偏算法55-56
• 4.4 仿真结果56-62
• 4.5 本章小结62-63
• 第五章 相位噪声抑制补偿算法63-79
• 5.1 相位噪声单边带谱密度63-64
• 5.2 相位噪声的模型64-70
• 5.2.1 带限白噪声模型65
• 5.2.2 维纳模型65-66
• 5.2.3 PLL相位噪声模型66-67
• 5.2.4 本文中使用的模型67-70
• 5.3 已有的CPE和ICI抑制补偿算法70-75
• 5.3.1 CPE算法70-72
• 5.3.2 ICI算法72-75
• 5.4 改进的时频域联合估计补偿算法75-78
• 5.5 本章小结78-79
• 第六章 总结与展望79-81
• 6.1 论文总结79
• 6.2 未来展望79-81
• 致谢81-83
• 参考文献83-87
• 硕士期间研究成果87

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本文编号：1084829