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WLAN中载波跟踪系统的设计与实现

王智霞  
【摘要】:随着社会发展的需要,无线局域网(Wireless Local Area Networks,WLAN)这项技术正以前所未有的速度发展。WLAN 的终端设备是其中一个非常重要的组成部分,其中终端设备的无线网络接口是将终端设备与网络相联接的关键。 WLAN 的最底层的物理层协议和实现方法是WLAN 的核心和难点。它牵扯到了WLAN 的可靠性、兼容性、覆盖范围、抗干扰性、安全性等等诸多的方面。 本WLAN 系统的数字载波跟踪系统采用的是数字锁相环来实现信号同步的。它用来对于信道传输中产生的频率偏移和相位偏移进行补偿,是提高传输的准确性和低误码率的有效的手段。 本文根据信道对于信号的影响,得到了接收信号的数学模型,并总结了需要估计方法处理的信号参数。应用最大似然估计,得到了判决反馈这种基于发送序列以知的载波估计方法。由于载波同步的需要,在估计出载波相位误差后,反馈给输入信号,其本身就是个反馈环路,所以把这种估计方法应用到锁相环中,就是载波跟踪系统的整体方案——判决反馈环,一种特殊的数字锁相环。 得出了整体方案后,本文根据WLAN 的编码解码方式和传输方式,及载波相位误差的频率和相位特征,给出了这个特殊的数字锁相环的各个环路部件的设计方法,并利用控制原理的基础知识,对于设计的锁相环的捕获特性和跟踪特性进行了分析和仿真,得到的仿真结果表明,此设计是满足无线局域网接收机的需要的。对信道中的频率偏移和相位偏移的捕获和跟踪进行了稳定性等性能的分析和仿真。 鉴于WLAN 无线网络接口要求快速和轻便等需求,本系统利用SoC 的设计方法实现了数字载波跟踪系统。对于硬件实现,本文分析了硬件处理所带来的延时,占用的资源,以及位宽等对于整个芯片性能及成本的影响。最后经过FPGA验证,本系统的时序和面积满足要求,性能可靠,实用性强。


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