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毫米波自適應(yīng)調(diào)制解調(diào)器的FPGA設(shè)計實現(xiàn)

2020年電子技術(shù)應(yīng)用第12期

張健1，高澤峰1，吳倩文1，周志剛2

1.杭州電子科技大學(xué)，電子信息學(xué)院，浙江杭州310018；2.中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所，上海200050

摘要： 毫米波通信鏈路是5G/6G以及無線專網(wǎng)的重要傳輸技術(shù)，自適應(yīng)調(diào)制解調(diào)器可以對抗雨衰等環(huán)境影響，有效保障通信鏈路質(zhì)量。利用System generator和Vivado等工具在FPGA實現(xiàn)并驗證了適應(yīng)于毫米波通信鏈路的自適應(yīng)調(diào)制解調(diào)模塊，支持BPSK-4096QAM的7種調(diào)制方式，實現(xiàn)時延小于18個時鐘周期，并保證誤信率在低于10-5情況下，可依據(jù)信道測量和信令指令進(jìn)行自動切換。

關(guān)鍵詞： 毫米波通信自適應(yīng)調(diào)制解調(diào)器 QAM systemgenerator

中圖分類號： TN911.3
文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200503
中文引用格式： 張健，高澤峰，吳倩文，等. 毫米波自適應(yīng)調(diào)制解調(diào)器的FPGA設(shè)計實現(xiàn)[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2020，46(12)：116-120，133.
英文引用格式： Zhang Jian，Gao Zefeng，Wu Qianwen，et al. Implementation and verification of adaptive modem for MMW communication link[J]. Application of Electronic Technique，2020，46(12)：116-120，133.

Implementation and verification of adaptive modem for MMW communication link

Zhang Jian1，Gao Zefeng1，Wu Qianwen1，Zhou Zhigang2

1.School of Electronic Information，Hangzhou Dianzi University，Hangzhou 310018，China； 2.Shanghai Institute of Microsystems and Information Technology，Chinese Academy of Sciences，Shanghai 200050，China

Abstract： Millimeter wave(MMW) communication link is an important transmission technology of 5G/6G and wireless private network. Adaptive modem can resist environmental influences such as rain attenuation and effectively guarantee the quality of communication link. In this paper, the system generator, Vivado and other tools were used to realize and verify the adaptive modem module adapted to MMW communication link on FPGA, which supported seven modulation modes of BPSK to 4096QAM, realized the time delay less than 18 clock cycles, and could be automatically switched according to channel measurement and signaling instructions in the condition of ensuring the SNR is below 10-5.

Key words : millimeter wave communication；adaptive modem；QAM；system generator

0 引言

隨著人們對移動通信技術(shù)要求的不斷提高，5G技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。作為5G的重要傳輸技術(shù)，毫米波通信具有高帶寬、高傳輸速率以及極強(qiáng)的抗干擾性能等顯著優(yōu)勢。相較優(yōu)勢而言，毫米波通信還存在嚴(yán)重影響通信鏈路性能的三大因素：路徑損耗、大氣吸收特性以及雨水衰減特性^[1-2]。在對抗衰落特性的研究中，主要的方法有自適應(yīng)功率控制技術(shù)、自適應(yīng)分級接收技術(shù)、自適應(yīng)時分多址接入(Time Division Multiple Access，TDMA)技術(shù)以及自適應(yīng)信道估計技術(shù)。其中自適應(yīng)信道估計技術(shù)包括了自適應(yīng)編碼技術(shù)、自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)等。自適應(yīng)調(diào)制要求在保持系統(tǒng)發(fā)射功率不變的情況下，根據(jù)信道狀態(tài)的反饋結(jié)果，在較理想的信道狀態(tài)中，采用高階調(diào)制，保證利用率，在較差的信道條下采用低階調(diào)制，保證可靠性。由此實現(xiàn)在不同信道狀態(tài)下，應(yīng)用不同的調(diào)制解調(diào)模式以保持最佳的吞吐量與誤碼率性能^[3-5]。

本文自適應(yīng)調(diào)制解調(diào)器采用正交振幅調(diào)制技術(shù)(Quadrature Amplitude Modulation，QAM)，其具有較高的頻譜效率和更強(qiáng)的抗噪聲能力，在有線電視網(wǎng)絡(luò)高速數(shù)據(jù)傳輸和衛(wèi)星通信等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用^[6-7]。

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作者信息：

張健1，高澤峰1，吳倩文1，周志剛2

(1.杭州電子科技大學(xué)，電子信息學(xué)院，浙江杭州310018；2.中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所，上海200050)

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