下一代WLAN系统中基于新型导频图案设计的频偏纠正技术研究

发布时间：2017-09-21 03:03

  本文关键词：下一代WLAN系统中基于新型导频图案设计的频偏纠正技术研究

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【摘要】：近几个世纪以来,特别是第三次科技革命至今,网络化、智能化用户终端前所未有的普及,让人们对无线网络越来越依赖,尤其是对高吞吐率高带宽的廉价无线局域网需求与日俱增。然而频率资源是一种宝贵的资源,十分有限,因此采用频带资源利用率较高的通信技术,在当今社会显的十分必要。正交频分复用多址接入(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, OFDMA)是FDMA和OFDM技术的衍生技术,同一般的OFDM系统类似,它具有高速传输条件下的高频谱效率、非视距传输效果好、抗噪声和多径衰落能力强、灵活的进行调制和功率参数设置等优势,已被高清移动电视以及无线局域网802.11系列标准广泛采用,并已成为移动LTE系统和IEEE802.11ax下一代WLAN系统的关键技术之一。但OFDMA系统的高性能,是建立在子载波正交的基础上,然而对同步误差特别敏感是OFDMA技术的天然缺陷,尤其是对子载波间的频率偏移(Carrier Frequency Offsets, CFO)很敏感,因为即使很少量的CFO存在于系统中,也会使不同载波间的正交性遭到一定程度破坏,因此造成OFDMA系统的多个用户相互干扰以及用户内各子载波相互的干扰(Inter Carrier Interference, ICI),系统的性能严重恶化。为了提高系统性能,需要对OFDMA系统的收发端进行精准的频率同步,来降低多用户系统中存在的干扰、提高OFDMA系统的通信能力、增加系统可靠性,具有非常重要的现实意义。论文研究了采用间隔的梳状导频(pilot)进行频偏估计的同步算法,采用时频域间隔的pilot进行CFO估计,可以有效的避免采用训练符号进行CFO估计时,占用过多的时频资源。且估计性能好。然而采用导频进行系统CFO估计时的性能,受导频图案中导频子载波位置的影响比较大,尤其是当系统在频率选择性信道条件下运行时,相邻导频子载波的位置间隔大于系统最大多径时延的倒数时,系统性能严重下降。IEEE802.11ax下一代WLAN系统,采用多用户的OFDMA技术,应用资源单元(Resource Unit, RU)的块状子载波分配方案。以20MHz带宽为例,每个基本的资源单元块(RU)由26个连续的子载波(其中24个用户数据子载波,2个专用导频子载波)构成,任意两个相邻的资源单元(RU)间存在一个公共的pilot。本文从对RU中的pilot子载波位置研究出发,通过研究调整pilot子载波位置,来提升系统信道估计和CFO估计的性能。经过推导,提出了两种设计方案,即,等间隔的导频图案设计和近似等间隔导频簇的导频图案设计。文章最后通过研究一种MIMO-OFDM上行链路CFO估计算法,扩大了该算法的适用范围,很好的解决了OFDMA系统在较小残留频偏下的CFO估计性能,并通过多个Matlab仿真实验,来验证本文所设计的新型导频图案设计在该CFO改进算法中的高效性能。
【关键词】：OFDMA 正交性 导频图案 CFO纠正
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN925.93
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-16
• 1.1 论文的研究背景12
• 1.2 无线局域网的发展历程12-14
• 1.3 论文的主要工作14-16
• 第2章 OFDM及OFDMA系统16-26
• 2.1 OFDM系统16-20
• 2.1.1 系统模型16-17
• 2.1.2 OFDM系统的基本原理17-19
• 2.1.3 正交多载波系统实现的关键点19-20
• 2.1.4 正交多载波系统的优缺点20
• 2.2 OFDMA系统20-25
• 2.2.1 系统简介20-21
• 2.2.2 系统模型21-22
• 2.2.3 OFDMA子载波分配方式22-23
• 2.2.4 上行链路信号模型23-25
• 2.2.5 OFDMA系统关键技术25
• 2.3 本章小结25-26
• 第3章 导频图案设计及基于导频的CFO频偏估计研究26-39
• 3.1 导频图案设计26-30
• 3.1.1 最优导频序列设计研究26-27
• 3.1.2 传统导频图案27-29
• 3.1.3 最优导频设计准则29-30
• 3.2 CFO频偏估计算法研究30-38
• 3.2.1 频偏估计算法研究现状30-31
• 3.2.2 CFO对系统的影响31-34
• 3.2.3 时域CFO估计技术34-35
• 3.2.4 频域CFO估计技术35-38
• 3.3 本章小结38-39
• 第4章 下一代WLAN导频图案设计及上行OFDMA的CFO估计算法39-61
• 4.1 IEEE802.11ax中OFDMA子载波分配方案39-40
• 4.2 采用802.11ah的导频图案设计40-41
• 4.3 按照传统均匀导频准则设计的802.11ax导频图案41-43
• 4.4 802.11ax中基于等间隔导频图案的改进方案及仿真对比43-49
• 4.4.1 802.11ax中基于等间隔导频图案的改进方案43-46
• 4.4.2 仿真实验对比46-49
• 4.5 基于导频的频偏纠正技术研究49-59
• 4.5.1 新型导频图案在下行OFDMA频偏纠正中的应用49-51
• 4.5.2 上行OFDMA残留子载波频偏跟踪估计算法研究51-59
• 4.6 本章小结59-61
• 总结与展望61-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-68
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

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本文编号：891971