毫米波单载波高阶调制解调的研究与实现

摘要

伴随着移动通信技术的逐步成熟，人们对通信速度和通信质量的要求越来越高。毫米波通信具备容量大、可集成度高、抗干扰能力强等优点，在短距离无线通信领域具备广阔的使用场景。在毫米波频段利用其丰富的带宽，采用高阶调制的方式，能够极大的提高通信速率。但是由于毫米波频段的传播特性以及射频非理想特性，会让它在实现上面临着许多的问题和挑战。毫米波频段的信道失真是接收机完成解调时必须要考虑的问题；而高阶调制对相位噪声具有很高的敏感度，因此需要对其进行处理。本文主要针对毫米波通信中存在的信道失真和相位噪声问题，研究了适用于毫米波高阶调制解调系统中的均衡算法和相位噪声补偿算法。本文具体的研究工作如下： 首先，本文研究了QAM接收机中的关键技术，主要包含均衡技术和相位噪声补偿技术。针对信道中多径现象造成的码间干扰，本文首先对比了频域均衡和时域均衡的差别，然后仿真了两种均衡器的性能，由于最小均方误差均衡器具有更好的性能，因此在实现中采用频域MMSE均衡的方式。接着分析了相位噪声对系统的影响，提出了两种相位噪声的处理算法：一种是基于星座图半径优化的相位噪声抑制算法，一种是基于格雷序列的相位噪声补偿算法。 其次，基于本文所研究的算法基础上，进行了系统基带关键技术的电路设计和仿真实现。在发射端，本文设计并实现了带宽为1GHz的64QAM信号调制。在接收端，本文主要设计了均衡模块和相位噪声补偿模块。均衡模块中，针对数据块的长度，设计了1024点的FFT处理器，具有很高的处理速度。相位噪声补偿模块中，设计了8路并行的格雷序列相关器，实现了基于格雷序列的相位噪声补偿算法。 最后，本文搭建了毫米波通信系统平台，并对系统中的相位噪声，调制方式以及带宽进行了测试。系统的测试结果验证了发射模块的正确性，并且相关数据为未来接收机的整体实现奠定了基础。

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