60 GHz无线收发实验平台的探究

doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016052

摘要/Abstract

摘要：

详细介绍了一种60 GHz无线收发实验平台设计方案，由改进后的NI USRP（收发模块）、NetFPGA（数据处理模块）和PC（主控模块）组成，NI USRP 与NetFPGA 通过吉比特网口连接，NetFPGA 依靠 PCI 与PC 连接，实验平台工作在Linux 系统上，并辅以LabVIEW 做编程和测试分析，能实现 1 Gbit/s 以上的理论传输速率。该实验平台方案的收发模块和数据处理模块均可编程，Linux通过PCI对数据流进行捕获、分类、限速等操作，整个平台具有较好的开放性和拓展性，为进一步研究60 GHz通信中的信道建模、时隙分析、多址接入算法等问题提供了便利。

关键词: 无线通信, 60GHz, NIUSRP, NetFPGA, 实验平台

Abstract:

A scheme of 60 GHz wireless experimental platform was presented.The platform was made up of NI USRP（transceiver module），NetFPGA（data processing module）and PC（control module）.NI USRP was connected with NetFPGA by Gigabit Nthernet interfaces，while NetFPGA was connected with PC by PCI-bus.This experiment platform works on Linux with the help of LabVIEW.The transceiver and data process module are reprogrammable.Many operations such as data stream capturing，classification and speed limit could be done with Linux and PCI.The platform has good performances in open-ended and expansibility.That would be convenient for farther research in channel modeling，timeslot allocation and multiple access algorithms.

Key words: wireless communication, 60 GHz, NI USRP, NetFPGA, experiment platform

覃远年,邹川,滕召宇. 60 GHz无线收发实验平台的探究[J]. 电信科学, 2016, 32(3): 75-80.

Yuannian QIN,Chuan ZOU,Zhaoyu TENG. Study of wireless experiment platform in 60 GHz[J]. Telecommunications Science, 2016, 32(3): 75-80.

图/表 9

表1

图1

表2

图2

图3

图4

图5

图6

图7

参考文献 11

[1]	ASADA H ， BUNSEN K ， MATSUSHITA K ， et al. A 60 GHz 16 Gb/s 16QAM low-power direct-conversion transceiver using capacitive cross-coupling neutralization in 65 nm CMOS[C]// 2011 IEEE Asian Solid State Circuits Conference （A-SSCC）， November 14-16，2011， Jeju，Korea. New Jersey： IEEE Press， 2011：373-376.
[2]	MITOMO T ， TSUTSUMI Y ， HOSHINO H ， et al. A 2 Gb/s-throughput CMOS transceiver chipset with in-package antenna for 60 GHz short-range wireless communication[C]// 2012 IEEE International Solid-State Circuits Conference Digest of Technical Papers（ISSCC）， December 19-23，2012， San Francisco，California，USA. New Jersey： IEEE Press， 2012：266-268.
[3]	冯宇 . 5G 概述及R＆S 测试解决方案[J]. 电信网技术， 2015（4）：1-7. FENG Y . Summary of 5G and experimental solutions by R＆S[J]. Telecommunications Network Technology， 2015（4）：1-7.
[4]	李峰 . 5G 毫米波和超宽带信号的验证和测试[J]. 电信网技术， 2015（5）：1-6. LI F . The tests and validations of 5G and UWB sinals[J]. Telecommunications Network Technology， 2015（5）：1-6.
[5]	TSURU M ， TANAKA T ， INAGAKI R ， et al. Flip-chip assembled 60 GHz CMOS receiver front-end[C]// 2012 IEEE MTT-S International Microwave Workshop Series on Millimeter Wave Wireless Technology and Applications（IMWS）， September 18-20，2012， Nanjing，China. New Jersey： IEEE Press， 2012：1-4.
[6]	郭瑞，杨浩，张海英 . 基于90nm CMOS 工艺的 60 GHz 射频接收前端电路设计[J]. 半导体技术， 2011，36（10）：786-790. GUO R ， YANG H ， ZHANG H Y . 60 GHz RF receiver front-end in 90 nm CMOS process[J]. Semiconductor Technology， 2011，36（10）：786-790.
[7]	AFSHAR B ， WANG Y ， NIKNEJAD A M . A robust 24 mW 60 GHz receiver in 90nm standard CMOS[C]// EEE International Solid-State Circuits Conference of Digest of Technical Papers， February 3-7，2008， San Francisco，California，USA. New Jersey： IEEE Press， 2008：182-605.
[8]	PINEL S ， SARKAR S ， SEN P ， et al. A 90 nm CMOS 60 GHz radio[C]// IEEE International Solid-State Circuits Conference of Digest of Technical Papers， February 3-7，2008， San Francisco，California，USA. New Jersey： IEEE Press， 2008：130-601.
[9]	EMAMI S ， DOAN C H ， NIKNEJAD A M ， et al. A highly integrated 60 GHz CMOS front-end receiver[C]// IEEE International Solid-State Circuits Conference of Digest of Technical Papers， February 11-15，2007， San Francisco，California，USA. New Jersey： IEEE Press， 2007：190-191.
[10]	INAGAKI R ， TANAKA T ， TSURU M ， et al. A 5 GHz/60 GHz receiver front-end IC in 90nm CMOS technology[C]// The 9th European Microwave Integrated Circuit Conference（EuMIC）， October 6-7，2014， Rome，Italy. New Jersey： IEEE Press， 2014：21-24.
[11]	于庆法，谢义方，黄永辉 . 基于变换采样的超宽带接收机设计[J]. 电子设计工程， 2015（4）：88-91. YU Q F ， XIE Y F ， HUANG Y H . A UWB receiver design based on transform sampling[J]. Electronic Design Engineering， 2015（4）：88-91.

信道号	f_c/GHz	B/GHz	V_OFDM/MHz	V_SC/MHz
1	57.24	2.16	2 640	1 760
2	59.40	2.16	2 640	1 760
3	61.56	2.16	2 640	1 760
4	63.72	2.16	2 640	1 760

结构	参考文献	工艺	G/dB	NF/dB	P/mW	B/GHz	IP_{1 dB}或OP_{1 dB}/dBm
零中频结构	[5]	90 nm	31.1	5.8	26.9	57～66	-
	[6]	90 nm	13.5～17.5	6.4～7.8	38.4	59～64	IP_{1 dB}=-23
	[7]	90 nm	-8.5～55.5	6.1～6.35	24	57～63	IP_{1 dB}=-26
超外差结构	[8]	90 nm	32	8	70	57～66	IP_{1 dB}=-30
	[9]	90 nm	11.8	8.8	76.8	51～65	IP_{1 dB}=-15.8
	[10]	90 nm	32	8	96	55.5～65.5	OP_{1 dB}=-12.5

[1]	丁青锋, 王松. 高铁场景下联合天线与IOS单元选择的分布式IOS-SM传输方案[J]. 电信科学, 2023, 39(4): 31-42.
[2]	蒋跃宇, 承昊新, 王康, 戴文骏, 刘笑宇. PLC-RF无线传输网络中的能效最优设计方法[J]. 电信科学, 2023, 39(4): 111-119.
[3]	许鸣睿, 姚玉才, 朱晓荣. 基于Fisco-Bcos平台的区块链系统性能精确分析模型[J]. 电信科学, 2023, 39(1): 79-91.
[4]	戴亚盛, 马柏林, 乐光学. 复杂气象环境海上无线通信信道衰落估计模型[J]. 电信科学, 2022, 38(3): 158-171.
[5]	李攀攀, 谢正霞, 乐光学, 刘鑫. 基于深度学习的无线通信接收方法研究进展与趋势[J]. 电信科学, 2022, 38(2): 1-17.
[6]	李楠楠, 韩瑜, 高宁, 金石. 基于幅度和相位联合分区的无线物理层密钥生成方法[J]. 电信科学, 2021, 37(5): 100-112.
[7]	李斌. 基于MEC的高速铁路无线通信网络优化方案[J]. 电信科学, 2019, 35(11): 88-95.
[8]	吴哲夫, 汪晗, 陈骋, 王中友, 黄巍. 基于信道状态信息的室内感知技术[J]. 电信科学, 2019, 35(10): 84-91.
[9]	张克,刘留,袁泽,张琨,张建华,刘志军. 工业物联网无线信道与噪声特性[J]. 电信科学, 2018, 34(8): 87-97.
[10]	张呈钰,王让定,姚灵,傅松寅,左富强. 一种适用于NFC移动设备的双向认证安全方案[J]. 电信科学, 2017, 33(8): 163-172.
[11]	杨放,卫铭斐,周军妮,王纯,王民. 共面耦合馈电小型化E-E形及半E-E形宽带微带天线[J]. 电信科学, 2017, 33(7): 130-135.
[12]	刘云毅,赵军辉,王传云. 高速铁路宽带无线通信系统越区切换技术[J]. 电信科学, 2017, 33(11): 37-46.
[13]	沈琛,李学华. FTH-PPM多址接入技术在60 GHz脉冲无线通信系统中的性能[J]. 电信科学, 2017, 33(10): 81-89.
[14]	席孝强,兰巨龙,段通,江逸茗. SDN中一种基于拓扑变换的功能组合方法[J]. 电信科学, 2016, 32(7): 11-20.
[15]	李强,张洪欣,罗佳祺,陆阳,李建岐,吕英华. 变电站内2.4 GHz无线信道路径损耗建模[J]. 电信科学, 2016, 32(7): 34-39.