基于IEEE 802.11a标准的OFDM系统相位噪声抑制算法及其硬件实现研究

来源 :浙江大学信息科学与工程学院 浙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chanstan
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OFDM技术因其较强的抗多径衰落能力以及极高的频谱利用率而倍受关注,并且具有硬件实现简单等优点,在许多无线通信系统中得到了广泛的应用。但由于其各个子载波间严格正交,所以对相位噪声非常敏感。相位噪声会破坏子载波间的正交性,引入载波间干扰ICI,特别是当子载波数目较大,调制阶数较高时,其影响尤为严重,很小的相位噪声就可以带来OFDM系统性能的急剧下降,出现所谓的错误地板现象,严重降低系统性能。由本振引起的相位噪声对OFDM系统的影响主要有两种:公共相位误差(CPE,使同一个OFDM符号中所有子载波发生相同的旋转)和载波间干扰(ICI,使符号星座图发散)。由于同一个符号内每个子载波受CPE的影响是相同的,因此可利用OFDM自身的导频得到该符号的CPE估计值,然后利用估计结果校正其它的数据子载波。一般使用迫零准则(ZF)和最小均方准则(MMSE)实现对CPE的估计,然而,OFDM系统中导频数量有限,利用有限的导频往往得不到CPE的精确估计值;如果增加导频数目则将导致频谱利用率的降低。因此,文中提出了基于判决反馈的相位噪声抑制算法,先通过导频得到CPE的粗略估计,并利用此估计值对数据子载波进行校正和判决;再利用判决后的数据子载波对CPE作进一步估计,同时利用两次得到的CPE估计值得出优化的CPE估计值;最后对数据子载波做优化校正。在ICI的消除方面,本文分析和总结了4种ICI自消除算法,从载干比、误符号率和相位噪声容限等方面对这4种算法作了仿真和比较;并通过分析ICI权函数的性质,从理论上证明了4种ICI自消除算法性能的优劣。在文章的最后,结合本文给出的IEEE 802.11a基带处理器的整体设计与实现,讨论了判决反馈相位噪声抑制算法的硬件实现,并对其中的每个子模块作了详细的介绍。由于ICI自消除算法能有效地消除相位噪声的干扰,并且具有实现简单的特点,因此在文章的最后还讨论了对称数据共轭ICI自消除算法的硬件实现。
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