WLAN测试中的中频及基带信号处理技术研究

摘要

自组织网络（Ad hoc Network）因其灵活性、抗毁性强、支持节点移动和易于快速部署等优势将在未来移动通信网络中发挥重要的作用。随着Ad hoc网络的广泛应用，其高速任意移动的节点和无基础通信设施的特性，使得信道面临比较严重的时延扩展和多普勒扩展，接收信号受到干扰严重，准确、高效的同步和信道估计算法对Ad hoc网络物理层测试至关重要。 本文通过研究物理层基于WLAN标准的Ad hoc网络测试环境，提出改进的定时同步算法，并针对Ad hoc网络频率选择性衰落信道环境，提出抗干扰能力强、精度高的信道估计改进算法。在此基础上设计并实现基于WLAN标准的Ad hoc物理层软件测试方案，测试EVM值可达1.5%。 本文主要贡献在如下几个方面： （1）针对OFDM和DSSS系统分别提出了改进的定时同步算法。首先基于OFDM系统提出了改进的符号同步算法，通过累加测度函数的方式改善了传统算法的定时模糊性问题，并提高了测试软件同步精度。其次针对DSSS系统中的基于Barker码自相关同步算法复杂度高，提出了一种改进的能量累加码元同步算法，提高测试软件数据处理效率。 （2）提出了一种多径分量能量扩散情况下改进的信道估计算法。首先对基于WLAN的Ad hoc网络信道环境进行分析，并根据实际测试信道环境和信道中存在的多径能量扩散和噪声干扰问题，在LS信道估计时域基础上，采用合适的不对称窗函数加窗处理，并提出一种新的阈值方案对加窗后的信号进行阈值处理。本文提出的改进算法提高了多径衰落环境下的信道估计精度。 （3）完成了基于WLAN标准的Ad hoc网络物理层测试平台的实现。通过与是德E6640A硬件测试设备实际测试，给出802.11a/b/g/n四种协议下不同调制方式的误差矢量幅度值和频率误差。以硬件测试设备为标准，将本文提出的信道估计算法与传统算法对比，测试结果表明该算法稳定性强，估计精度高。 测试结果表明，本文实现的基于WLAN的Ad hoc网络物理层测试软件与是德设备测试结果一致，测试相差不超过1dB，验证了测试软件的可行性。回环测试中EVM测量值能达到1.5%，表明本文实现的测试软件可用于实际测试。区别于现有的硬件测试设备，本文实现的测试软件使用上更加灵活，便于修改移植算法，利于集成化系统任务型测试。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 基于WLAN的Ad hoc物理层测试研究现状

1.2.2 同步和信道估计算法研究现状

1.3.1 论文的研究目标

1.3.2 论文的主要工作

1.4 论文章节安排

第二章基于WLAN的Ad hoc物理层测试方法与关键技术研究

2.1.1 测试总体方案

2.1.2 基带信号处理算法分析

2.1.3 EVM测试方法

2.2.1 OFDM系统模型及传输结构

2.2.2 DSSS系统模型及传输结构

2.2.3 物理层测试指标

2.3 本章小结

第三章 基于WLAN的Ad hoc物理层测试中的同步算法研究

3.1 OFDM系统中的同步算法与改进

3.1.1 基于延时相关的符号同步算法

3.1.2 改进的符号同步算法

3.1.3 基于训练序列的频率同步算法

3.2 DSSS系统中的同步算法与改进

3.2.1 基于Barker码的自相关码元同步算法

3.2.2 改进的码元同步算法

3.2.3 基于FFT的频率同步算法

3.3 本章小结

第四章 多径衰落信道下的信道估计算法研究

4.1 基于WLAN的Ad hoc网络信道分析

4.1.1频率选择性衰落信道下的Ad hoc网络

4.1.2 多径衰落信道能量扩散原因

4.2 信道估计算法改进方案

4.2.1 LS信道估计算法

4.2.2 基于不对称窗函数的信道估计

4.2.3 基于阈值改进的信道估计

4.2.4 改进的信道估计算法

4.2.5 算法仿真分析

4.3 本章小结

第五章 基于WLAN的Ad hoc测试平台实现与测试结果

5.1.1 测试平台的实现

5.1.2 待测件介绍

5.2 EVM测试影响因素分析

5.2.1 同步偏差对EVM测试的影响

5.2.2 噪声因素对EVM测试的影响

5.2.3 I/Q增益不平衡对EVM测试的影响

5.3.1 系统测试流程

5.3.2 测试系统的回环测试结果

5.3.3 测试系统的DUT测试结果

5.4.1 算法测试流程

5.4.2 测试结果

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

致谢

参考文献