基于FPGA的OFDM系统载波同步与信道估计的研究

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1、广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）基于FPGA的OFDM系统载波同步与信道估计的研究魏良财二○一八年六月分类号：学校代号：11845UDC：密级学号：2111503005广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）基于FPGA的OFDM系统载波同步与信道估计的研究指导教师姓名、职称：彭端教授企业导师姓名、职称：无专业或领域名称：信息与通信工程学生所属学院：信息工程学院论文答辩日期：2018年6月1日ADissertationSubmittedtoGuangdongUniversityofTechnologyfortheDegreeofMasterofEngineeringScience

2、(MasterofEngineeringScience)ResearchofcarriersynchronizationandchannelestimationinOFDMsystemsonFPGACandidate:LiangcaiWeiSupervisor:Prof.PengDuanJune2018SchoolofInformationEngineeringGuangdongUniversityofTechnologyGuangzhou,Guangdong,P.R.China,510006摘要摘要OFDM技术是现行主流的WLAN标准802.11a/g,n以及ac的基带系统的关

3、键技术之一。载波频偏主要是由于收发两端的本地晶振的不完全匹配引起，频偏会引起OFDM系统中子载波相位的旋转，严重时子载波间的正交性会被破坏，使得系统误比特率升高。同时由于无线信道会引起接收信号的畸变，为了在接收端顺利解调恢复出原始比特数据，需对无线信道特性进行准确的估计，以此来对接收信号进行补偿。本文主要围绕基于OFDM系统的载波同步与信道估计的FPGA实现而开展相应工作。本文对载波同步与信道估计的研究现状做简要的分析，以此引出本文研究的意义。分析了WLAN关键技术的基本原理，对现有主流的WLAN标准下的物理层数据帧结构进行分析介绍，着重分析数据帧的频域数据结构，以便在后端仿真中

4、生成激励数据。在对无线信道的主要特征进行介绍的基础之上，推导了无线信道的数学模型。分析频偏对系统性能的影响。对现有基于数据辅助频偏估计算法进行理论的分析介绍，在此基础之上对基于导频的频偏跟踪补偿算法进行简化改进，提出了基于导频的OFDM系统载波同步FPGA实现方案。在对现有主流的基于数据辅助的信道估计算法的理论分析的基础之上，对基于前导的最小二乘算法进行简化改进，提出了基于前导的OFDM系统信道估计FPGA实现方案。对论文提出的载波同步与信道估计FPGA实现方案进行仿真，并对仿真结果做误差分析。关键词：正交频分复用；现场可编程门阵列；无线局域网；载波同步；信道估计；IABSTRA

5、CTABSTRACTOFDMtechnologyisoneofthekeytechnologiesofthecurrentmainstreamWLANstandard--802.11a/g,nandacinbasebandsystem.Themismatchingofthelocalcrystaloscillatoratbothendsofthetransceivercanresultincarrierfrequencyoffset.Thefrequencyoffsetwillcausetherotationofthesubcarrierphase，andtheorthogona

6、litybetweensub-carrierswillbedestroyedinseverecases.Asaresult，theperformanceofsystemwillsharplydeteriorate.Meanwhile,inwirelesscommunication,thewirelesschannelwillcausethedistortionofthereceivedsignal.Inordertorecovertheoriginalbitstream,wemustaccuratelyestimatethecharacteristicsofthewireless

7、channel,soastocompensatethereceivedsignal.ThispapermainlyfocusesontheFPGAimplementationofcarriersynchronizationandchannelestimationinOFDMsystem.Theresearchstatusofcarriersynchronizationandchannelestimationisbrieflyanalyzed.Thephysicallayerdat