Wi-Fi系统中信道估计和信号检测算法的研究与实现

发布时间：2019-08-03 18:15

【摘要】：802.11工作组先后发布了b/a/g/n等几个版本的Wi-Fi协议,目前占据市场统治地位的是802.11n,它可以为用户提供最大为600Mbps传输速度,但是这同样不能满足人们的需要,所以802.11ac应运而生。802.11ac是工作在相对来说不太拥挤的5GHz的频段,它的数据传输速率理论上可以提高到7Gbps。不管是802.11n,还是下一代高速Wi-Fi,它都在我们的生活中担任了重要的角色。本文以Wi-Fi技术为背景,对无线通信中的信道估计技术、信号检测技术以及检测算法中的关键模块(矩阵求逆模块)的FPGA实现进行了研究。具体工作如下:1)首先对Wi-Fi的发展过程进行了简要的介绍,对Wi-Fi的物理层帧格式进行了分析讨论,对物理层的关键技术进行了简要的介绍。2)从OFDM系统的信道估计技术出发,本文详细的讨论和分析了OFDM系统的信道估计技术,其中包括LS、MMSE、LMMSE、基于SVD分解的MMSE、基于小波变换、基于变换域降噪和基于循环序列的信道估计算法。在结合OFDM信道估计的基础上,进一步对MIMO信道估计技术进行了详细的分析和研究,分别讨论和分析了TDM、FDM、CDM三种方式的正交导频的设计,并在Wi-Fi住宅信道模型的条件下对其进行了仿真研究,并在最后做了相应的改进,从仿真结果可以看到,在导频功率和资源消耗相同,4和6个重复序列的情况下,相对于Wi-Fi原有的信道估计算法,改进信道估计的MSE提高了约4d B,如果再结合时域滤波方法,可以提高约8d B。3)对比较常用的MIMO信号检测算法进行了相应的研究工作,分别讨论和分析了最大似然估计检测算法(ML)、迫零检测算法(ZF)、最小均方检测算法(MMSE)、干扰消除检测算法和排序干扰消除检测算法,最后对其进行了仿真和分析。仿真结果表明,ML算法的BER比其它算法好10d B以上,但是其算法复杂,其它算法中排序干扰消除检测算法性能最好,干扰消除检测算法次之,线性检测算法性能最差。4)在检测算法研究的基础上,本文对检测算法的关键模块(矩阵求逆模块)的FPGA设计进行了相应的研究工作。首先对矩阵求逆的算法进行了详尽的分析讨论,最后选取了适合我们应用的矩阵求逆算法,并在该算法的基础上完成了4*4和8*8复矩阵求逆的FPGA实现工作,4*4的求逆吞吐量为130Minv/s,满足性能要求,8*8的为10Minv/s,未能满足性能要求,需要进一步的改进。
【图文】：

FDE不同频率的子载波

Wi-Fi系统中信道估计和信号检测算法的研究与实现

OFDM 符号可以表示为：1201S(t)=kNj f tkks eN 号按照采样间隔 Ts/N 的时间间隔进行采样，那情况下，最终得到的离散的采样后的信号可以表10
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN92

【参考文献】