移動(dòng)互聯(lián)時(shí)代,伴隨著智能終端的普及以及飛速增長(zhǎng),人們對(duì)低時(shí)延、高速率、大容量無線通信系統(tǒng)的需求日益強(qiáng)烈。現(xiàn)有的無線通信系統(tǒng)受頻譜資源的限制,在傳輸速率上很難有提升空間。毫米波多載波無線通信系統(tǒng)憑借其豐富的頻譜資源,更高的頻譜利用率和抗多徑能力,已然成為當(dāng)下無線通信的一個(gè)研究熱點(diǎn)。毫米波系統(tǒng)超高帶寬和采樣率,同樣給系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)帶來了諸多挑戰(zhàn)。2012年9月,IEEE成立任務(wù)組TGaj,專門針對(duì)中國(guó)毫米波頻段制定下一代無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。本文基于NI-PXIe毫米波平臺(tái),設(shè)計(jì)搭建了一套IEEE 802.11aj(45GHz)標(biāo)準(zhǔn)毫米波OFDM系統(tǒng),并對(duì)系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究分析。論文的主要工作如下:1.回顧毫米波無線局域網(wǎng)系統(tǒng)相關(guān)背景知識(shí),對(duì)IEEE 802.11aj(45GHz)標(biāo)準(zhǔn)物理層特性、系統(tǒng)參數(shù)和基帶處理相關(guān)技術(shù)展開研究。分析介紹了NI-PXIe毫米波系統(tǒng)平臺(tái),評(píng)估硬件資源,包括存儲(chǔ)能力、計(jì)算能力、數(shù)據(jù)交互能力、支持帶寬和時(shí)鐘等,結(jié)合毫米波OFDM系統(tǒng)中各模塊的性能指標(biāo)要求,進(jìn)行系統(tǒng)硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)中,良好的硬件架構(gòu)能保障系統(tǒng)穩(wěn)定正確運(yùn)行。2.毫米波系統(tǒng)具有超高的帶寬和采樣率,傳統(tǒng)基于串行數(shù)據(jù)流的LabVIEW FPGA硬件設(shè)計(jì)方法FPGA處理時(shí)鐘已經(jīng)不能滿足系統(tǒng)要求。本文在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),提出一種適合毫米波OFDM系統(tǒng)的并行處理方案,該方案在發(fā)射端基帶處理前對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換,基帶數(shù)據(jù)并行處理完之后,通過高速DAC進(jìn)行并串?dāng)?shù)模轉(zhuǎn)換;接收端同樣利用高速ADC對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行串并模數(shù)轉(zhuǎn)換,基帶數(shù)據(jù)并行處理完之后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換,恢復(fù)出“原始數(shù)據(jù)”。該方案能有效的降低基帶處理FPGA時(shí)鐘需求,提升系統(tǒng)傳輸速率。3.針對(duì)毫米波OFDM系統(tǒng)對(duì)相位噪聲和頻偏敏感問題,提出一種適合毫米波OFDM系統(tǒng)的T/2分?jǐn)?shù)間隔頻域均衡(FS-FDE)方法,對(duì)同步之后數(shù)據(jù)進(jìn)行間隔抽取,利用估計(jì)得到的分?jǐn)?shù)間隔信道矩陣進(jìn)行分?jǐn)?shù)間隔頻域均衡。通過matlab系統(tǒng)仿真對(duì)比分析了FS-FDE算法與普通均衡算法的性能,仿真和硬件實(shí)測(cè)結(jié)果顯示FS-FDE能合理地利用系統(tǒng)升采樣分集增益,有效地降低系統(tǒng)相位噪聲干擾,改善系統(tǒng)誤比特性能。4.針對(duì)毫米波OFDM系統(tǒng)中均衡之后信號(hào)存在剩余相位偏差現(xiàn)象提出相位校正設(shè)計(jì)方案,利用收發(fā)導(dǎo)頻子載波估計(jì)相位偏差補(bǔ)償因子并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償。通過matlab仿真對(duì)算法進(jìn)行性能分析。硬件實(shí)測(cè)相位校正前后的數(shù)據(jù),對(duì)比星座圖性能,驗(yàn)證了該算法能有效地改善由剩余相位偏差引起的星座圖旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象。5.基于NI-PXIe毫米波平臺(tái),開發(fā)設(shè)計(jì)毫米波OFDM實(shí)時(shí)視頻通信系統(tǒng)。參照IEEE802.11aj(45GHz)標(biāo)準(zhǔn)分組結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)并行設(shè)計(jì)方案進(jìn)行幀格式設(shè)計(jì)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)上,提出一種基于時(shí)序控制的LabVIEW FPGA硬件設(shè)計(jì)方案,該方案在發(fā)射和接收基帶處理之前先根據(jù)幀頭和幀格式生成時(shí)序控制信號(hào),基帶處理模塊通過判斷時(shí)序控制信號(hào)來進(jìn)行對(duì)應(yīng)的處理,與傳統(tǒng)模塊之間基于FIFO數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的FPGA硬件設(shè)計(jì)方案相比,時(shí)序控制方案能有效的節(jié)省FPGA存儲(chǔ)資源,提升系統(tǒng)的可靠性。系統(tǒng)基帶處理實(shí)現(xiàn)了加/解擾碼、星座點(diǎn)映射/解映射、IFFT/FFT、同步、信道估計(jì)與均衡、相位校正等模塊。通過視頻實(shí)時(shí)演示,從傳輸速率、星座圖、誤碼率、EVM以及視頻清晰度等方面對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試與分析。測(cè)試結(jié)果表明該毫米波OFDM系統(tǒng)不僅具有較好的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性,還具有超高傳輸速率和低誤碼率。
【學(xué)位單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN928
【部分圖文】：

圖 3-1 機(jī)箱 PXIe-1085 實(shí)物圖性能 FPGA 處理模塊 PXIe-7902Ie-7902 FPGA 模塊是基于 Xilinx Virtex-7 485T 構(gòu)建的功能強(qiáng)大的處A 適用于處理計(jì)算密集型應(yīng)用，例如毫米波物理層。此模塊能以 PC

圖 3-2 PXIe-7902R FPGA 模塊（左）與系統(tǒng)框圖（右）3.2.3 高性能 FPGA 處理模塊 PXIe-7976R FlexRIOPXIe-7976R 包含一塊 Xilinx Kintex-7 410T FPGA，內(nèi)存 DRAM 為 2GB，具有非常強(qiáng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理能力。PXIe-7976R 模塊可獨(dú)立運(yùn)行，支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸，即與其他

圖 3-3 PXIe-7976R PlexRIO 模塊實(shí)物圖（左）與系統(tǒng)圖（右）3.2.4 高性能 DAC 與 ADC圖 3-4 為 PXIe-3610 DAC，圖 3-5 為 PXIe-3630 ADC。兩者均可通過 4 個(gè) MCX 前面板接頭來連接模擬基帶差分 I/Q 對(duì)。這些模塊可連接起來，組成一個(gè)基帶環(huán)回測(cè)試系
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5 王影星;;有限信道容量下網(wǎng)絡(luò)化隨機(jī)系統(tǒng)的H_∞控制[J];通訊世界;2015年24期

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本文編號(hào)：2889013