摘要：介绍了一种提高802.11a无线局域网系统的频偏估计的准确度的方法。介绍了无线局域网的概念和特点及其应用，给出了802.11a接收机的结构，并介绍了频偏估计的问题和解决方法，给出了仿真结果。

     关键词：WLAN 802.11a 频偏估计

1 无线局域网

随着人们与网络的关系日渐紧密，社会对于网络的需求也逐日增加，无线接入的市场也在逐步扩大。IEEE制定了一系列的无线局域网标准，这些标准一般都是针对物理层（PHY）和媒体接入层（MAC），数据链路层的标准采用与有线网络相同的802.3标准，这就保证了无线局域网与有线网络之间的传输顺畅。

802.11是IEEE最初制定的一个无线局域网标准，工作在2.4GHz ISM频段，物理层采用红外、扩频等方式，其扩频方式使用11bit的巴克码，虽然码片速率达到了11Mbps，但是信息速率最高只能达到2Mbps。由于802.11在速率和传输距离上都不能满足人们的需要，因此，IEEE小组又相继推出了802.11b、802.11a和802.11g三个新标准。

    802.11a和802.11协议组中是第一个出台的标准，802.11a工作在5GhzU-NII频带，物理层速率可达54Mbps。在802.11a中采用OFDM*（正交频分复用）。OFDM是多载波技术中的一种，多载波技术使用FFT/IFFT实现数字载波。由于以前FFT/IFFT实现比较困难，所以这种技术实际中一直没有广泛应用，随着芯片生产和制造技术的发展，用ASIC、DSP甚至FPGA实现FFT/IFFT变得比较容易。802.11a标准在刚出台时，由于芯片成本方面的问题，并没有得到广泛应用，随着对带宽需求的不断增加以及成本的下降，这一标准被视为一种极具潜力的技术。

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，从而使速率达到了54Mbps。但是，802.11g为了兼容802.11b，仍然工作在2.4GHz频段。而2.4GHz频段目前已被蓝牙、微波炉等多种系统占用，工作在这一频段上的系统很容易受到干扰，802.11g虽然支持54Mbps的通信速率，但在实际中很难达到这一要求。

目前市场上802.11b的产品非常多，下面主要讨论802.11a系统实现中的一些问题，802.11g中也集成了802.11g的基带部分，因此下面的频偏估计方法也适用于802.11g的OFDM模块的实现。

图2

2 802.11a系统的结构

802.11a系统的核心 技术是OFDM技术，OFDM技术的核心是FFT/IFFT变换。为了实现OFDM技术所需的同步捕捉、频偏补偿等功能，802.11a定义的帧格式如图1。

其中，Short Preamble包括10个重复的16symbol的序列，Long Preamble包括2个相同的80symbol的序列，这两部分可以用来进行同步捕捉和频偏补偿。在Signal Field定义了这一帧的数据速率、帧长度等信息。Data段包含要传送的数据。图2是一个802.11a收发系统的基带框图。

3 频偏估计的问题

频偏是由于收发晶振不可能很准确地定位到同一个频率，按照802.11a标准，可晶振稳定度的规定是20ppm，对应于200kHz的频偏。802.11b系统中也存在频偏，但是，由于802.11b工作在2.4GHz，同样对应于20ppm的晶振平稳定，其最大频偏约为100kHz，比802.11a系统小将近一半。

另外，考虑到802.11a采用多载波的OFDM技术，其各个子载波是相互正交的数字载波，如图3所示。

    从图3中可以看到，正交性是依靠相邻载波的中心点与零点相重合取得的，当频偏存在时，这种正交性就遭到了破坏。此外，由于802.11a使用了从BPSK到64QAM的星座映射。对于64QAM由于其欧拉距离的减小，更容易受到频偏的干扰。仿真证明，不同速率对频偏的敏感程度是不同的。图4是在无频偏补偿措施的情况下，在无噪声信道中，6Mbps和54Mbps时，长度为100byte的数据，其误帧率随频偏的变化曲线。

100byte的长度在802.11a系统中属于较小的帧长度，在这种情况下，当频偏达到15kHz的6Mbps也受到了影响，而54Mbps的数据在15kHz时，由于频偏造成的误帧率高达64%，而20kHz的频