摘要：提出了一种适用于IEEE 802.11a WLAN(Wireless LAN,无线局域网)系统的帧检测时域同步技术,在使用门限机制的延时相关帧检测的基础上,利用短训练符号的互相关信息共同来完成802.11a 帧的同步检测。 关键词：正交频分复用;无线局域网;802.11a 帧;短训练序列符号概述近年来,人们对高速WLAN 的兴趣极大地增长。OFDM技术已经应用到不同领域中,如数字音频广播(Digital AudioBroadcasting , DAB) 、数字视频广播(Digital VideoBroadc
摘要：提出了一种适用于IEEE 802.11a WLAN(Wireless LAN,无线局域网)系统的帧检测时域同步技术,在使用门限机制的延时相关帧检测的基础上,利用短训练符号的互相关信息共同来完成802.11a 帧的同步检测。
关键词：正交频分复用;无线局域网;802.11a 帧;短训练序列符号
概述近年来,人们对高速WLAN 的兴趣极大地增长。OFDM技术已经应用到不同领域中,如数字音频广播(Digital AudioBroadcasting , DAB) 、数字视频广播(Digital VideoBroadcasting-Terrestrial,DVB-T)、数字电视和高解析度电视(High-Definition Television,HDTV)、高速率数字用户环线(High-rate Digital Subscriber Loop,HDSL)、非对称数字用户环线(Asymmetric Digital Subscriber Line,ADSL)以及WLAN,人们已将它列为第4代移动无线通信中的一种候选方案,用来实现超过2Mbps 的移动无线多媒体和数据通信。OFDM 技术在移动通信中的应用已是大势所趋, 它能够比较好地解决在高速无线通信中由多径带来的符号间干扰问题。1998年7月,IEEE 802.11 标准组织决定选择OFDM 作为5GHz频段标准的基础,目标是提供6Mbps-54Mbps 的数据速率,这是第一个把OFDM 用于分组业务的通信标准。2000 年8 月,802.11 标准增加了两项新内容：802.11a 和802.11b。802.11a扩充了标准的物理层,规定使用5GHz 的频段,采用OFDM调制技术,支持6Mbps-54Mbps 的传输速率。且最近拟订的802.16 标准采用的也是OFDM 调制技术。
OFDM 是一种特殊的多载波调制方式,是一种可以有效对抗符号间干扰(Inter-Symbol Interference,ISI)的高速传输技术,它把信道分成许多正交子信道,各子信道间保持正交,频谱相互重叠,提高了频谱利用率。OFDM 符号是周期延伸的,将每个符号的后L 个样本复制到该符号前面构成循环前缀(Cyclic Prefix,CP),这大大减少了OFDM 系统对同步错误的敏感性,能有效地抵抗多径时延的损害。而OFDM 帧同步检测问题关系到数据传输的正确性和可靠性,目前有许多文献都提出了不同的帧同步检测方法。传统采用延时和相关算法来进行帧检测,本文提出的算法通过研究802.11a帧前缀中提供的短训练序列符号的特征,充分利用短训练序列符号的互相关信息来帮助完成OFDM 802.11a 帧同步检测,并且对多个短训练序列符号进行平均处理更进一步提高同步检测的准确性。
OFDM WLAN 系统及其帧同步检测
OFDM WLAN 系统结构802.11a 中规定每个OFDM 符号包含52个子载波,其中48 个数据载波,4 个导频载波。OFDM 信号是通过把调制符号映射到64 点离散傅立叶逆变换(Inverse DFT,IDFT)的子载波上来产生,而IDFT 可由有效的傅立叶逆变换(InverseFFT, IFFT)算法来实现,IFFT 输出便是一个OFDM 符号,为了使系统能够更好地对抗多径衰落,还要在每个OFDM 符号之间插入CP,CP 时长0.8μs,一个完整的OFDM 符号时长为4μs。CP 长度应大于信道脉冲响应,这是为了避免ISI。
OFDM 基带信号表达式为
其中s
k为QAM 或PSK 已调制的复杂信号,且N=64。
发射部分完成原始的高速二进制码流到射频信号的全部变换过程,二进制输入数据经过卷积编码、交织、映射到星座图转换为复星座符号,然后把这48 个复星座符号映射到对应的子载波上,接着插入导频,就可以得到52 个调制了数据的子载波,然后经过IFFT,得到OFDM 的时域符号。为了使系统能够对抗多径衰落,在符号之间插入保护间隔CP。将这组时域信号经D/A 转换,再调制到射频上去,经过放大,发送出去,完成整个发送过程。接收过程是发射过程的逆变换,多了同步和信道校正的处理过程,见图1。
图1 IEEE 802.11a 的OFDM 收发信机框图
短训练序列符号
从图2 中可看到,每个802.11a 帧都有两个携带训练序列的OFDM 符号：短训练序列和长训练序列。短训练序列包括十个重复的短训练序列符号,每个短训练序列符号的长度为0.8μs。本文利用短训练序列符号的重复特性完成帧同步检测。802.11a 帧中还包含两个长训练序列符号,每个符号长度为3.2μs。
图2 IEEE 802.11a 帧结构
帧同步检测
