电子产品世界

　　陈凤林 ^1,2，陈 亮 ³，刘小刚 ^1,2

　　（1.中国电子科技集团公司第四十一研究所，安徽 蚌埠 233010；2.电子信息测试技术安徽省重点实验室，安徽 蚌埠 233010；3.安徽省科学技术研究院，安徽 合肥 230031）

　　摘 要：本文针对OFDM-WLAN基带信号提出了一种可靠的解调算法，OFDM-WLAN信号经过变速率采样后，运用了时频域相结合频偏矫估计方法，准确地矫正频偏，进而根据导频点去除相偏，并成功应用于不同调制方式基带信号的解调。

　　关键词：OFDM；信号同步；频偏矫正；相偏矫正；星座图

　　*项目基金：国家科技重大专项，增强移动宽带5G终端模拟器（No.2017ZX03001021）

　　0 引言

　　近年来，由于互联网在全球的快速发展，人民的工作与生活越来越依赖互联网，产生大量的WLAN服务需求。IEEE 802.11系列标准WLAN开始于20世纪90年代末，现在几乎每一个笔记本电脑或智能设备都有一个内置的WLAN卡。OFDM（正交频分复用）作为一种高效的多载波调制方案，几年来备受关注。由于OFDM能有效抑制多径时延，且频谱利用率较高，被广泛认为是在无线时变信道中实现高速数据传输的重要手段。目前，许多具有广阔应用前景的WLAN标准，都将OFDM作为核心方案。本文介绍一种时频域相结合频偏矫正方法实现WLAN信号的解调方法。主要包括变速率采样、信号同步、粗频偏估计、FFT、信道估计、细频偏矫正、相偏矫正，最后得到分析结果。

　　1 物理层帧格式

　　物理层协议数据单元（PPDU）帧结构，主要包括前导码（Preamble）、报头（Header）和数据域（Data）部分，如图1所示。

　　2 正交频分复用（OFDM）

　　OFDM作为一种高效的多载波调制方案，能有效抑制多径时延，且频谱利用率较高，被广泛认为是在无线时变信道中实现高速数据传输的重要手段。图2显示的是OFDM的系统框图。

　　3 算法描述

　　本文介绍一种时频域相结合频偏矫正方法实现WLAN信号的解调方法。算法流程主要包括变速率采样、信号同步、粗频偏估计、FFT、信道估计、细频偏矫正、相偏矫正。该方法的流程如图3.

　　4 仿真及实例应用

　　WLAN信号源采用的是SMW200A信号源，可以支持发射IEEE 802.11b/a/g/n等多个协议及多种调制方式的WLAN信号。

　　4.1 信号同步

　　PLCP前导码包括10个短训练序列t 1 ~t 10 和2个长训练序列T 1 和T 2 组成，如图4。GI2是短训练序列和长训练序列之间的保护间隔，数量为32；SIGNAL为包含一个OFDM信号的信令部分，后面的数据部分根据实际情况OFDM长度可变，每个OFDM信号前有16个保护间隔GI。

　　WLAN信号同步包括两个步骤：功率触发找到粗略同步点，再根据短序列滑动相关找到精确同步点。短序列滑动相关的结果值如下图，可以看见最大值很明显，当前点就是要找的同步点。

　　4.2 频偏矫正

　　在信号FFT处理之前，对时域信号进行同步及初步的频偏估计和矫正，分别用到了PLCP前导码中的短符号和长符号，初步频偏估计主要是根据长符号与其参考信号的相关性。

　　细频偏估计过程是在信号进行FFT处理之后由信道估计获得，相偏估计值是由导频点获得。各个点的频率偏移值如图6，则线性拟合的斜率就是频偏矫正用到的频偏值。

　　4.3 实例应用

　　通过上述算法解调不同调制方式的OFDM-WLAN信号，包括QPSK，16QAM，64QAM。解调的星座图如图7~图9。

　　5 结论

　　本文设计并实现了OFDM-WLAN信号的基带信号的解调过程，不同调制方式下基带信号通过变速率采样、信号同步、粗频偏估计、FFT、信道估计、细频偏矫正、相偏矫正后，解调结果稳定，星座图指标良好，解调结果可靠。

　　参考文献

　　[1] 阮文,张煜.WLAN802.11b基带发射信号解调过程的研究[J].软件,2016,37(10):59-63.

　　[2] 刘雪梅,等.OFDM-WLAN系统物理层建模与仿真[J].电子工程师，2007,33(4)：17-20[3] 张金霞,林其伟.基于IEEE 802.11 标准的WLAN的物理层方案[B].现代电子技术,2004(4):62-66.

　　[4] IEEE Std 802.11a-1999(Supplement to IEEE Std 802.11-1999).

　　作者简介：

　　陈凤林，男，助理工程师，主要研究方向：信号与信息处理。

关键词： 201908 OFDM 信号同步 频偏矫正 相偏矫正 星座图