直接调制方式太赫兹无线通信基带及系统研究

摘要

随着通信和信息技术的快速发展，高速率通信已经成为各大研究机构研究的热点，同时，无线通信频带资源的日益紧缺是限制提高通信速率的关键问题，在这种背景下，太赫兹无线通信以它宽频带、高速率的特性引起了各界研究者们的广泛关注。本文主要研究采用基于直接调制方式的太赫兹无线通信技术，在FPGA控制下进行无线通信的基带设计。直接调制方式的太赫兹源与调制器相互独立，这种调制方式的最大优势是可以采用外部调制器灵活的搭配不同的太赫兹源，同时降低系统插损、提高系统的功率容量。课题所采用的调制器是课题组自主设计的OOK幅度调制器，该调制器具有很高的调制速率，同时可以实现高速调制的模式切换。所以，本文在基于直接调制方式的基础上搭建太赫兹无线通信系统，并对无线通信基带进行系统设计和研究。
　　本论文的研究内容和结果主要有以下几个方面：
　　1、对直接调制方式的太赫兹无线通信系统整体技术进行了研究，研究了外调制器件、FPGA等模块的接入问题，分析了采用FPGA直接调制技术的基带硬件和软件处理平台。
　　2、设计基于FPGA控制的太赫兹无线通信系统结构，对该无线通信系统的基带设计进行硬件平台和软件平台搭建，为基带的设计实现提供条件基础。根据无线通信基带的工作原理和课题要求的系统性能指标确定数据传输接口为 USB3.0和GPIFII接口，调制信号在空间的传输过程中是模拟信号，系统接收端需要对模拟信号进行模/数（A/D）转换，本文采用集成了ADC的FMC150子板与母版结合的方案实现模拟信号的数据采集和A/D转换。
　　3、结合无线通信基带的基本理论和系统指标，设计基于FPGA控制基带数据传输方案。首先完成数据传输的接口设计，系统发送端PC向USB模块发送基带数据，FPGA对数据进行接收并进行一些列基带信号处理之后将基带信号提供给太赫兹外部调制器。系统接收端首先完成调制信号的接收和解调，之后再 FPGA控制下实现模拟信号的AD采集和A/D转换，之后FPGA完成基带信号的重建以及一系列基带信号处理，最后将基带数据传输到接收端PC。
　　本课题采用 FPGA实现了针对直接调制方式的太赫兹无线通信系统的高速基带联试，在实验中观测到了高清视频图像的传输。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 太赫兹简介

1.2 太赫兹通信

1.3 论文研究内容

第二章 基于直接调制方式的太赫兹无线通信系统总体研究

2.1 直接调制方式的太赫兹无线通信系统结构

2.2 基于FPGA的无线通信基带工作原理

2.3 本章小结

第三章 基于FPGA的无线通信基带高速数据传输设计

3.1 无线通信基带结构框架

3.2 PC与FPGA之间数据传输模块设计

3.3 高速AD数据采集模块

3.4 高速基带数据传输实验

3.5本章小结

第四章 系统测试与分析

4.1 THz无线通信系统发送端测试

4.2 THz无线通信系统接收端测试

4.3 系统测试与分析

4.4本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献