太赫兹点对点通信链路中的40gbps dqpsk调制解调器的实现

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1、太赫兹点对点通信链路中的40GbpsDQPSK调制解调器的实现安思宁2015年12月中图分类号：TN914.42UDC分类号：621.39太赫兹点对点通信链路中的40GbpsDQPSK调制解调器的实现作者姓名安思宁学院名称信息与电子学院指导教师王帅答辩委员会主席申请学位级别工学硕士学科专业信息与通信工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2016年1月A40GbpsDQPSKModemforTHz-wavePointtoPointCommunicationsCandidateName：Sining

2、AnSchoolorDepartment:InformationandElectronicsFacultyMentor:ShuaiWangChair,ThesisCommittee:DegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：InformationandCommunicationDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence:January,2016研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导

3、教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：摘要随着移动网络的普及，人们对于网络容量的需求越来越大。一个提高通信容量的方法是使用更宽的带宽来传输数据。而太赫兹波段，例如D波段（110~170GHz），提供了大于30GHz的可用带宽，使

4、得传输几十个Gbps数量级的数据成为可能。本文提出了一种高速的差分四相位相移键控（DQPSK）调制解调器的实现方式，能够达到40Gbps的数据速率传输。在这其中，调制器是基于FPGA实现的，而解调器是由微波元件组合搭建实现。这个调制解调器的性能已经在实验室环境中进行了测试验证。它可以在下一代移动通信网络中代替光纤链路利用太赫兹波段构建灵活的通信网络。本文主要论述了40GbpsDQPSK调制解调器设计原理以及实现方式。文中首先综述了高速通信系统的应用需求、应用场合，以及数十Gbps超高速通信的研究现

5、状。然后根据现有的软硬件条件提出了数模混合的系统设计方案。接着阐述了差分编码原理，并根据实验器件的限制和测试需求提出了一种改进的差分编码方法。为了克服实验器件的带宽限制，尝试加入预加重和均衡改善信号质量，降低误码率。然后介绍了如何在FPGA内部对高速的数据进行编码，提出了一种利用资源换取时间的并行编码结构。在接收端，提出了运用微波元件实现差分解调的结构。最后，在实验室环境下，对这个DQPSK调制解调器进行了测试验证，结果表明，该调制解调器可以实现40Gbps信息速率的DQPSK的调制与解调。关键词

6、：DQPSK、差分编码、差分解调、预加重、太赫兹通信IAbstractWiththemobilenetworkgainingitspopularitynowadays,thedemandofnetworkcapacityisincreasingdramatically.Utilizingwiderbandwidthisastraightforwardwayofimprovingcapacity.Millimeter-wave(mm-wave)frequencybands,giventensofGH

7、zavailablebandwidth,offeropportunitiestorealizemulti-gigabitwirelesstransmission.Ahighspeeddifferentialquadraturephaseshiftkeying(DQPSK)modulatoranddemodulator(modem)ispresentedfordataratesupto40Gbps,inwhichthemodulatorisbasedonanFPGAandthedemodulator

8、isimplementedusingmicrowavecomponents.Themodemperformancehasbeenverifiedinalabenvironment.Thisworkdemonstratedthatmillimeter-wavewirelesscommunicationisaflexiblealternativetoopticalfiberlinksinnextgenerationhighcapacitynetworks.Thisthesismainl