ieee802.11ah物理层同步与信道估计算法研究

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1、IEEE802.11ah物理层同步与信道估计算法研究重庆大学硕士学位论文(专业学位)学生姓名：童玄指导教师：吴皓威副研究员学位类别：工程硕士(电子与通信工程领域)重庆大学通信工程学院二O一六年四月ResearchonSynchronizationandChannelEstimationAlgorithmofIEEE802.11ahPhysicalLayerAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequiremen

2、tforProfessionalDegreeByTongXuanSupervisor:Ass.Prof.WuHaoweiSpecialty:ME(FieldofElectronicsandCommunicationEngineering)CollegeofCommunicationEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril,2016中文摘要摘要随着物联网和机器间通信技术的高速发展，丰富的应用需求给传统通信技术带来了巨大挑战，统一的物联

3、网标准成为了各大厂商的迫切需求。IEEE802.11ah标准是IEEE组织提出的适合IoT、M2M应用的无线局域网标准，该标准在IEEE802.11系列标准的基础上改进了物理层(PHY)和媒体接入层(MAC)，支持超过8000个节点接入，支持超过一公里的覆盖范围，支持大于一年待机时间，工作在1GHz以下的非授权频段。IEEE802.11ah标准目前仍处于草案阶段，是未来物联网领域非常有竞争力的解决方案之一。针对该标准的研究有助于理解物联网的关键技术，为物联网时代的到来做好准备。论文围绕IEEE80

4、2.11ah标准展开，研究了IEEE802.11ah标准的传输规范与新特性，重点研究了IEEE802.11ah标准的物理层及其关键技术。主要内容如下：①研究了IEEE802.11ah标准的物理层，搭建了符合标准的发射机基带仿真模型，该模型包括PLCP帧前导序列产生模块、加扰模块、纠错编码模块、两倍数据重复模块、交织模块、星座映射模块、固定导频与移动导频的产生模块、IFFT模块、加CP模块、加窗模块等。②研究了适合IEEE802.11ah标准的物理层接收机同步算法。针对标准中特有的MCS0-rep2

5、模式，提出了相应的同步算法，具体包括帧捕获、粗频偏估计、细定时同步、细频偏估计等算法。为了解决不同信噪比下帧捕获定时度量不稳定的问题，所提的帧捕获算法对定时度量值进行归一化处理，从而获得了稳定自相关峰值，提高了帧捕获的准确度。为了提高频偏估计的范围和精度，所提的频偏估计算法充分利用了标准中特有的多个长训练序列帧结构，通过不同的长训练序列的两两组合，并进行分阶段估计与补偿，从而获得更优的频偏估计效果。还对所提的同步算法进行了仿真分析，结果表明在不同信噪比情况下的自相关峰值稳定。在信噪比为-5dB，载

6、波频偏为40MHz的情况下，剩余载波频偏低于540Hz。③研究了IEEE802.11ah标准物理层的信道估计算法。针对MCS0-rep2模式研究并对比了基于导频和训练序列的信道估计方法。重点分析了IEEE802.11ah标准所提的TravelingPilot与传统固定导频在严重多普勒频偏下的信道估计性能。结果表明TravelingPilot可以有效的降低多普勒频偏对信道估计的影响。④提出了IEEE802.11ah基带接收机总体方案。该方案适用于MCS0-rep2模式，由同步模块、信道估计模块、SN

7、R估计模块、数据重复模块、TravelingPilot、子载波映射模块等构成。重点对接收机在不同信道模型、不同调制编码方式下的误码率性能进行了仿真分析。I重庆大学硕士学位论文关键词：IEEE802.11ah，物理层，接收机，同步，信道估计II英文摘要ABSTRACTWiththerapiddevelopmentofInternetofThings(IoT)andMachinetoMachine(M2M)communication,richapplicationrequirementsforthec

8、ommunicationsystemhavebroughtgreatchallengestothetraditionalcommunicationtechnology,unifiedstandardsofIoTbecometheurgentneedsofmajormanufacturers.IEEE802.11ahstandardisproposedbytheIEEEforIoT,M2MapplicationofthewirelessLANstandard.Itworksinthe