基于虚拟仪器的IEEE802.11g物理层关键技术的研究与实现

摘要

近十年来，伴随着移动通信技术的发展，通信带宽容量不足的问题逐步凸显，而无线局域网(WLAN)技术的融入恰能缓解这一难题。在众多WLAN的标准中，能够提供较高传输速率和良好安全保障的IEEE802.11g更加成为研究的热点。在此背景下，本文围绕IEEE802.11g物理层的实现与关键技术的研究展开工作，设计实现了一个基于虚拟仪器技术的IEEE802.11g物理层射频收发机模型。本文具体工作如下：
　　研究了IEEE802.11g物理层所采用的OFDM和DSSS/CCK技术，以及基于这两种技术实现的IEEE802.11g物理层的两种基本模式。首先介绍了OFDM和DSSS/CCK的技术背景，分析了两种系统的技术原理和各自系统模式的一般结构，然后分别介绍了ERP-OFDM系统和ERP-DSSS/CCK系统收发机的结构特点、关键技术和重要参数，最后研究了IEEE802.11g对两种系统实现的相关规范，分析了各自PLCP子层和PMD子层的基本功能。
　　研究了IEEE802.11g物理层接收机模块的关键技术。首先研究了(帧)同步技术，包括粗同步和精同步两个部分。介绍了滑动窗口算法的基本思想，并在此基础上设计了本文的粗同步算法和基于ERP-OFDM帧格式的精同步运算；接着研究了ERP-DSSS/CCK帧格式下的精同步技术，分析了传统的基带同步准则--十峰法，并针对射频信号的特点做出了相应地修改；然后研究了系统的信道估计技术；对于ERP-OFDM系统，分析了基于训练序列的LS算法和MMSE准则；对于ERP-DSSS/CCK系统，分析了常用的LMS自适应滤波器，并采用了一种基于时变收敛因子的改进LMS算法。
　　采用虚拟仪器技术设计实现了IEEE802.11g物理层收发机的软硬件模块。首先利用LabVIEW软件编写两种模式的收发机，以及接收机部分的关键模块。然后介绍了PXI和PXIe板卡，讨论了本文采用的基于PXIe总线平台的硬件模块，主要对信号发生器PXIe-5673和信号分析仪PXIe-5663进行了详细介绍。最后给出了系统的仪器驱动程序，分析了驱动模块的功能和主要参数的选取等。最终实现了完整的射频收发机。
　　给出了本文实现的IEEE802.11g物理层系统的工作步骤、运行演示以及系统模块测试和结果分析。首先介绍了本文实现的IEEE802.11g物理层系统的操作界面、运行步骤以及完整的工作链路图；接着对系统进行了整体演示，通过接收机的界面观察了接收信号的频谱图、星座图、均衡误差图、误比特率等；最后对这些数据进行分析，评估系统的性能。
　　最后总结已完成的工作，分析系统不足之处及可能的改进方法。