Wi-Fi接收机的高效频率偏移估计电路设计

摘要

频率偏移估计能够保证正交频分复用系统中符号间的正交性，是Wi-Fi接收机进行信号处理的重要步骤．针对频率偏移估计电路设计面临的计算精度与资源消耗的权衡难题，设计了一种高效率的频率偏移估计电路．首先，对频率偏移估计数据处理流程进行总体仿真，探究不同数据位宽对估计结果的均方根误差的影响．并对各级中间变量的动态范围进行细粒度划分，确定各级中间变量的合适数据位宽和截断方式，在保证数据精度的同时节约硬件资源．其次，采用一种基于查找表的复数相角计算单元，通过查表和近似计算提高电路性能．通过此方法可以降低逻辑资源消耗超过96.9%，减少95%的执行周期数．最后，通过时分复用设计使粗、精频率偏移估计共享硬件资源，并通过优化流水线结构进一步减少电路的资源消耗、提高数据处理速度．实验结果显示，在信噪比为15 dB时，与粗频率偏移估计电路相比，设计的电路使Wi-Fi接收机误码率降低了约17.94%；与分别进行粗、精频率偏移估计的电路相比，查找表消耗数量降低了71.22%，功耗降低了24.73%，处理所需周期数降低了22.90%．所设计的频率偏移估计电路最终实现了资源消耗和计算精度的优化．

关键词

Wi-Fi / 现场可编程门阵列 / 频率偏移估计