IEEE 802.11n无线局域网中的多模交织研究与实现

2011-02-10张振东朱勇旭周玉梅

电子科技大学学报 2011年3期

张振东，吴斌，朱勇旭，周玉梅

(中国科学院微电子研究所北京朝阳区 100029)

随着高清电视、视频、在线游戏等多媒体应用的发展，用户对无线局域网(WLAN)的数据吞吐率需求迅速增长。基于IEEE 802.11n协议的下一代WLAN通过采用正交频分复用(OFDM)、多输入多输出(M IMO)等技术提高系统吞吐率，物理层速率最高可达600 Mb/s[1]。在高速率的数字通信中，为了抵抗实际信道的记忆特性以及提高信道编码的纠错性能，通常对传输数据进行交织，以分散错误的突发结构[2]。交织对高吞吐率的WLAN系统实现空间分集和频率分集具有重要作用。文献[3]的仿真表明，在均方根延时扩展为75 ns的瑞利衰落信道下，采用QPSK调制和1/2码率的卷积码编码，误包率为1%时，系统利用交织器获得的增益大约为5 dB。

IEEE 802.11n协议中共定义了77种调制编码方式(MCS)，包含36种不同的交织模式[1]，在4×4的M IMO收发机中需要4个交织器与4个解交织器。文献[4-5]对WLAN系统中的交织算法进行了性能评估与改进，文献[6-8]介绍了802.11a/g协议中的交织硬件实现，但现有文献较少涉及如何设计适用于802.11n WLAN系统的高速度、低功耗的交织器与解交织器。本文通过分析802.11n协议中交织与解交织的置换规律，提出了一种支持该协议全部36种交织模式且交织与解交织复用的硬件结构。FPGA实现及ASIC综合仿真结果表明，本文的硬件结构相对于其他已有的设计在速度、硬件资源以及功耗等方面均有较优越的性能。