60ghz毫米波短距通信的若干问题研究

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1、中国科学技术大学硕士学位论文60GHz毫米波短距通信的若干问题研究姓名：张琼申请学位级别：硕士专业：电磁场与微波技术指导教师：王卫东20100513摘要在无线通信频谱资源越来越紧张以及数据传输速率越来越高的必然趋势下，60GHz频段无线短距通信技术也越来越受到关注，成为未来无线通信技术中最 具潜力的技术之一。本文围绕60GHz频段无线短距通信中的若干关键技术问题 进行了分析和研究，期望为60GHz无线短距通信系统的设计提供一些有价值的建议。本文研究分析了60GHz频段无线信道的传播特性。论文首先讨论

2、了60GHz 频段电磁信号的传播特性，并分析了IEEE802.15.3c工作组建立的60GHz无线信 道模型的特点。已有的60GHz信道模型是在线极化收发天线的条件下得到的。当天线采用圆极化方式和定向波束时，信道特性会有所不同。本文采用射线跟踪方法对圆极化条件下60GHz信道特性进行了仿真，给出了室内环境60GHz信道的冲击响应，并对仿真结果进行了统计分析，包括射线到达时间和功率，射线的功率延迟分布，多径时延扩展等。结果表明，天线极化方式对60GHz信道特性影响显著。相比线极化天线，使用圆极化天线时

3、的多径数量明显减少，多径时延扩展也小，同样的情况也发生在定向天线与全向天线之间。因此，在60GHz无线短距通信中，圆极化天线和定向天线的使用能够有效的减少多径分量，缓解多径效应。分析了60GHz系统可行方案，包括系统体制，调制方式，天线最佳波束，信号接收方式等等。考虑到系统的实现成本和复杂的，提出采用脉冲体制的系统方案，而调制方式采用可以节省发射功率及保证一定的抗非线性能力的BPSK调制。通过对射线跟踪仿真数据中的射线到达角的分布状态进行分析得到天线最佳波束以便最有效的收发信号。根据脉冲体制的通信系

4、统的特点，分析了单比特取样接收方法在60GHz系统中的可行性，并仿真了单比特取样与全精度取样匹配 接收方法在高斯白噪信道和60GHz信道下的误码性能，证明单比特取样接收方 法在60GHz信道中的有一定的信噪比损失，但是仍然适用。最后分析了本文的 系统方案下的60GHz信道中的传输性能，给出了该方案中能够传输的最大数据速率以及为增大传输速率可能采取的办法。本文还针对系统对载波抑制的要求，提出了一种可以抑制载波泄露的平衡式BPSK调制器的设计方案，该方案将本振信号通过0/π功分器分成两路，分别与两路正极

5、性脉冲信号完成调制后再采用合路器合成一路信号，两路信号的本振泄露由于在合路器后能够相互抵消从而得到显著的抑制。最后还对设计方案的性能参数进行分析，包括载波泄露分析和EVM分析，提出了影响该调制器的性能的摘要因素和设计准则。关键词：毫米波短距通信，吉比特传输，信道仿真-V-AbstractAbstractUndertheconditionofmoreandmorelessavailablespectrumresourceandthe trendofmulitigigabitwirelessdatatr

6、ansmition,60GHztechnologygainsmoreand moresignificantinterestfromresearchers.Anditbecomesthemostpromisingindoor wirelesscommunicationsysteminthefuture.Thispapermainlypaysattentiontothe studyonthepropagationcharacteristicof60GHzchannelandtheprobablesyst

7、em scheme.Thispapermakesaninvestigationonthepropagationcharacteristicof60GHz channel.Itgivestheattenuationcharacteristicofsignalat60GHz,includinggas attenuationandmaterialattenuation.ByIntroducingraytracingmethod,asimulation ofpropagationcharacteristic

8、of60GHzchanneliscarriedoutinasmallemptyroom. Fromthesimulationweobtaintheantennaeffecttothepropagationcharacteristic. Theresultsshowsthatusingcircularpolarizedanddirectionalantennain60GHz systemcanreducethemultipatheffectsignificantly.T