毫米波高速远距离传输自适应编码调制方法研究

作     者：张正田 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：魏宁

授予年度：2023年

学科分类：11[军事学] 0810[工学-信息与通信工程] 1105[军事学-军队指挥学] 08[工学] 081002[工学-信号与信息处理] 110503[军事学-军事通信学] 

主      题：毫米波 高速远距离 多普勒频移 自适应编码调制 信道估计 

摘      要：随着通信技术的发展,频谱资源日益匮乏,毫米波具有丰富的频谱资源,并且支持更高的传输速率,因而受到学者们的广泛关注。毫米波高速远距离自适应传输作为通信的重要技术,在高速移动下会受到多普勒频移等因素的影响从而降低传输性能。因此,本文主要研究的是在传统自适应编码调制(Adaptive Modulation and Coding,AMC)方式的基础上考虑多普勒频移等因素对系统的影响,对传输的数据帧进行优化设计,能够使系统发送的数据帧根据信道条件的变化而变化,从而降低多普勒频移等因素对通信过程的负面影响,提升系统的可靠性和传输性能。最后在硬件平台上实现了毫米波高速远距离自适应传输基带系统的核心模块,并完成了功能性验证。本文首先介绍了毫米波传播特性,分析了高速移动对毫米波信号造成的多普勒频移,并建立了抽头延迟线的时变信道模型。然后完成了对毫米波高速远距离自适应传输系统关键技术的介绍以及算法的选择,包括数据帧同步、信道估计等,并进行了相关的性能仿真。接着,重点对毫米波远距离自适应传输系统在快速时变信道下的性能进行研究,分析噪声和多普勒频移对系统性能的影响。本文从发送数据帧的结构入手,通过在不同信道条件下调整信道估计序列和数据块的设计,提出一种适用于不同多普勒频移下的数据帧结构,并与传统的自适应编码调制方法相结合,提出一种可变帧结构的自适应编码调制技术,通过对其性能进行仿真分析,建立了适用于快速时变信道下的信噪比门限查找表,并与传统的自适应编码调制技术对比,提升了系统的吞吐率性能。最后,本文设计了毫米波高速远距离自适应传输系统的基带硬件架构,并对数据帧同步、信道估计、频域均衡和码率兼容的译码器等核心模块进行了硬件的实现,验证了功能的正确性。此外,本文还对系统的相关模块、信道估计模块、1024点的快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)等模块进行了改进,提出并设计了消耗资源更少的硬件解决方案。