關(guān)鍵詞：WLAN 802.11a 頻偏估計

1 無線局域網(wǎng)

隨著人們與網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系日漸緊密，社會對于網(wǎng)絡(luò)的需求也逐日增加，無線接入的市場也在逐步擴大。IEEE制定了一系列的無線局域網(wǎng)標準，這些標準一般都是針對物理層（PHY）和媒體接入層（MAC），數(shù)據(jù)鏈路層的標準采用與有線網(wǎng)絡(luò)相同的802.3標準，這就保證了無線局域網(wǎng)與有線網(wǎng)絡(luò)之間的傳輸順暢。

802.11是IEEE最初制定的一個無線局域網(wǎng)標準，工作在2.4GHz ISM頻段，物理層采用紅外、擴頻等方式，其擴頻方式使用11bit的巴克碼，雖然碼片速率達到了11Mbps，但是信息速率最高只能達到2Mbps。由于802.11在速率和傳輸距離上都不能滿足人們的需要，因此，IEEE小組又相繼推出了802.11b、802.11a和802.11g三個新標準。

    802.11a和802.11協(xié)議組中是第一個出臺的標準，802.11a工作在5GhzU-NII頻帶，物理層速率可達54Mbps。在802.11a中采用OFDM*（正交頻分復用）。OFDM是多載波技術(shù)中的一種，多載波技術(shù)使用FFT/IFFT實現(xiàn)數(shù)字載波。由于以前FFT/IFFT實現(xiàn)比較困難，所以這種技術(shù)實際中一直沒有廣泛應用，隨著芯片生產(chǎn)和制造技術(shù)的發(fā)展，用ASIC、DSP甚至FPGA實現(xiàn)FFT/IFFT變得比較容易。802.11a標準在剛出臺時，由于芯片成本方面的問題，并沒有得到廣泛應用，隨著對帶寬需求的不斷增加以及成本的下降，這一標準被視為一種極具潛力的技術(shù)。

802.11g是802.11b和802.11a的集大成者，它可以兼容802.11b，而且也引入了802.11a，從而使速率達到了54Mbps。但是，802.11g為了兼容802.11b，仍然工作在2.4GHz頻段。而2.4GHz頻段目前已被藍牙、微波爐等多種系統(tǒng)占用，工作在這一頻段上的系統(tǒng)很容易受到干擾，802.11g雖然支持54Mbps的通信速率，但在實際中很難達到這一要求。

目前市場上802.11b的產(chǎn)品非常多，下面主要討論802.11a系統(tǒng)實現(xiàn)中的一些問題，802.11g中也集成了802.11g的基帶部分，因此下面的頻偏估計方法也適用于802.11g的OFDM模塊的實現(xiàn)。

圖2

2 802.11a系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

802.11a系統(tǒng)的核心 技術(shù)是OFDM技術(shù)，OFDM技術(shù)的核心是FFT/IFFT變換。為了實現(xiàn)OFDM技術(shù)所需的同步捕捉、頻偏補償?shù)裙δ埽?02.11a定義的幀格式如圖1。

其中，Short Preamble包括10個重復的16symbol的序列，Long Preamble包括2個相同的80symbol的序列，這兩部分可以用來進行同步捕捉和頻偏補償。在Signal Field定義了這一幀的數(shù)據(jù)速率、幀長度等信息。Data段包含要傳送的數(shù)據(jù)。圖2是一個802.11a收發(fā)系統(tǒng)的基帶框圖。

3 頻偏估計的問題

頻偏是由于收發(fā)晶振不可能很準確地定位到同一個頻率，按照802.11a標準，可晶振穩(wěn)定度的規(guī)定是20ppm，對應于200kHz的頻偏。802.11b系統(tǒng)中也存在頻偏，但是，由于802.11b工作在2.4GHz，同樣對應于20ppm的晶振平穩(wěn)定，其最大頻偏約為100kHz，比802.11a系統(tǒng)小將近一半。

另外，考慮到802.11a采用多載波的OFDM技術(shù)，其各個子載波是相互正交的數(shù)字載波，如圖3所示。

    從圖3中可以看到，正交性是依靠相鄰載波的中心點與零點相重合取得的，當頻偏存在時，這種正交性就遭到了破壞。此外，由于802.11a使用了從BPSK到64QAM的星座映射。對于64QAM由于其歐拉距離的減小，更容易受到頻偏的干擾。仿真證明，不同速率對頻偏的敏感程度是不同的。圖4是在無頻偏補償措施的情況下，在無噪聲信道中，6Mbps和54Mbps時，長度為100byte的數(shù)據(jù)，其誤幀率隨頻偏的變化曲線。

100byte的長度在802.11a系統(tǒng)中屬于較小的幀長度，在這種情況下，當頻偏達到15kHz的6Mbps也受到了影響，而54Mbps的數(shù)據(jù)在15kHz時，由于頻偏造成的誤幀率高達64%，而20kHz的頻