毫米波自適應調制解調器的FPGA設計實現
2020年電子技術應用第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，電子信息學院，浙江 杭州310018；2.中國科學院上海微系統與信息技術研究所，上海200050
摘要： 毫米波通信鏈路是5G/6G以及無線專網的重要傳輸技術，自適應調制解調器可以對抗雨衰等環境影響，有效保障通信鏈路質量。利用System generator和Vivado等工具在FPGA實現并驗證了適應于毫米波通信鏈路的自適應調制解調模塊，支持BPSK-4096QAM的7種調制方式，實現時延小于18個時鐘周期，并保證誤信率在低于10-5情況下，可依據信道測量和信令指令進行自動切換。
中圖分類號： TN911.3
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200503
中文引用格式： 張健，高澤峰，吳倩文，等. 毫米波自適應調制解調器的FPGA設計實現[J].電子技術應用，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.
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200503
中文引用格式： 張健，高澤峰，吳倩文，等. 毫米波自適應調制解調器的FPGA設計實現[J].電子技術應用，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要求的不斷提高，5G技術應運而生。作為5G的重要傳輸技術，毫米波通信具有高帶寬、高傳輸速率以及極強的抗干擾性能等顯著優勢。相較優勢而言，毫米波通信還存在嚴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功率控制技術、自適應分級接收技術、自適應時分多址接入(Time Division Multiple Access，TDMA)技術以及自適應信道估計技術。其中自適應信道估計技術包括了自適應編碼技術、自適應調制技術等。自適應調制要求在保持系統發射功率不變的情況下，根據信道狀態的反饋結果，在較理想的信道狀態中，采用高階調制，保證利用率，在較差的信道條下采用低階調制，保證可靠性。由此實現在不同信道狀態下，應用不同的調制解調模式以保持最佳的吞吐量與誤碼率性能[3-5]。
本文自適應調制解調器采用正交振幅調制技術(Quadrature Amplitude Modulation，QAM)，其具有較高的頻譜效率和更強的抗噪聲能力，在有線電視網絡高速數據傳輸和衛星通信等領域得到了廣泛應用[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，電子信息學院，浙江 杭州310018；2.中國科學院上海微系統與信息技術研究所，上海200050)
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