802.11ax发射机软基带的设计与优化

发布时间：2020-04-01 15:24

【摘要】：近年来,WIFI(Wireless Fidelity)技术快速发展,相应设备大量增加,用户数量也呈指数增长。为了适应这种情况,IEEE的TGax小组于2013年成立,并对802.11ax协议进行修订,预计将会在2019年完成WIFI的802.11ax标准的制定。本文基于802.11ax的研究成果,设计并采用C语言实现了一个在DPDK(Data Plane Development Kit,英特尔开发的用于快速数据包处理的网络库)环境下运行的软基带发射机,用于满足人们对于通信速率的需求。基带发射机将采用软件实现,相较于硬件实现主要有以下好处。首先是易实现,开发周期短;其次是易扩展,方便增加用户;再者软件实现更为灵活,能及时应对各种需求,比如说协议的变动;最后在Linux环境下,采用DPDK技术能极大的提高发射机的吞吐率。软基带的另一个要点是干扰的提前消除,系统收集信道信息计算预编码矩阵,并在发射端与信号相乘,它不光能消除干扰,还能提升MIMO(Multiple Input Multiple Output)检测的性能。本论文主要做了以下四个方面的工作:第一,通过研究各模块算法,明确了实现难点和制约计算速率的主要因素,明确了优化方向和设计目标;第二,针对各模块做了计算优化,性能提升显著;第三,根据DPDK设计了两种系统实现架构,并分析了各自的优缺点;第四,对两种系统方案都做了具体实现,分析并对比了测试结果,选取了最终的系统方案。本文有助于802.11ax当前成果的验证和改进,同时还具有实际意义,实现了一个具有较大吞吐率的基带发射机,对于相关产品的实现有较高的参考价值。
【图文】：

时域波形图,数据帧,字段,频域

图 2-9 802.11ax 数据帧时域波形图802.11ax L-STF 短训练字段STF 根据章节 2.1 里面的帧格式描述可以得知其长度是 8us，这部分步，频域中该字段包含 10 个重复的 0.8us 的码元。L-STF 是固定数具有较好相关性和低峰均功率比的序列，只有这样，即使被过量模缩的情况下，其特性也能保持不变[6][8]。L-STF 频域上定义如公式这里主要介绍 20M 和 40M 的情况，本文也主要用到这两种，具体如26, 261/ 2{0, 0,1 , 0, 0, 0, 1 , 0, 0, 0,1 , 0, 0, 0, 1 , 0,0, 0, 1 , 0, 0, 0,1 , 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1 , 0, 0, 0, 1 , 0, 0, 0,1 ,0, 0, 0,1 , 0, 0, 0,1 , 0, 0, 0,1 , 0, 0}S j j j jj j j j jj j j 58, 58 26, 26 26, 26S 1/ 2{S ,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0, S }式 2-3 中的 S-26,26是 20MHz 的基本序列，，公式 2-4 表示 40MHz 的 L

时域波形图,码元,对数,互相关性

图 2-10 L-STF 时域波形图-STF 码元具有良好的自相关性和互相关性，接收端对数据做自相关，峰，对数据做互相关会出现一个平台，这些都是同步和粗频偏估计[这里由于篇幅和内容所限，就不再详细展开。802.11ax L-LTF 长训练字段-LTF 由 802.11ax 协议所规定，长度为 8us，最前面是循环前缀（1.6us由两个长训练码元（单个码元 3.2us）组成。长训练码元频域上的数定义[6]，这是 20MHz 的情况，而 40MHz 的长训练码元则由基础序列者说将 20MHz 的数据重复即可，如公式 2-7 所示。26, 26{1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,0,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,-1,-1,-1,-1,-1,1,1,-1,-1,1,-1,1,-1,1,1,1,1}L 58, 58 26, 26 26, 26L {L ,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0, L }
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN92;TN830

【参考文献】