摘 要： 四相相移键控信号（QPSK）和双载波调制（DCM）是目前使用在由ECMA-368标准所定义的基于多频带正交频分复用技术的超宽带无线电平台中的调制方案。为了传输高速率数据，ECMA-368可提供高达480 Mb/s的瞬时比特率给媒体访问控制层。但由于无线电信道存在着不稳定因素致使数据包丢失，从而产生较低的吞吐量。提出一种高数据速率的双载波32-QAM调制方案，适合配置在现行标准的基础上提高系统吞吐量。
关键词： 多频带正交频分复用；频率分集；双载波32-QAM 超宽带无线电平台已被计划用于对占用较大带宽的无线通信系统进行标准化，特别是在无线个人局域网中使用的无线通信设备，以取代亿万条数据线的使用。在2002年，美国联邦通讯委员会(FCC)批准了免授权使用的3.1 GHz～10.6 GHz(共7 500 MHz)频带向UWB设备开放并限定了超宽带的有效等向辐射功率为-41.3 dBm/MHz。在2005年，WiMedia联盟与ECMA国际组织合作并宣布建立以WiMedia联盟的多频带正交频分复用(MB-OFD贴片功率电感M)技术方案的超宽带无线电平台作为全球的超宽带标准。ECMA-368[1]被选择为高数据速率的无线电平台标准，用于实现高速无线通用串行总线、快速蓝牙以及无线高清多媒体接口。
以ECMA-368标准的多频带正交频分复用系统采用正交相移键控（QPSK）和双载波调制（DCM）作为调制方案。ECMA-368可提供高达480 Mb/s的瞬时比特率的高速率传输模式。然而在实际环境中最大数据传输速率480 Mb/s无法实现，这是因为无线电频道条件不稳定，导致数据包被丢弃，需要重新发送被丢弃的数据包，造成吞吐量较低。为了提高比特率，并在实际的系统中适量丢包情况下保证有效的480 Mb/s性能，16-QAM可以用作一种替代DCM的调制方案来增加系统的吞吐量。然而，使用16-QAM只能以速率640 Mb/s完成近1 m的传输。本文提出一种低成本、高性能的调制方案,称为双载波32-QAM，并根据ECMA-368中的要求进行测试，使超宽带系统的吞吐量得以提高。
1 ECMA-368标准的MB-OFDM
ECMA-368标准指定了超宽带系统占用14个子频段。每个子频段为528 MHz的OFDM符号。每个OFDM符号由计算128点快速傅里叶逆变换（IFFT）输出组成，也就是128个子载波，其中包括100个数据子载波、12个导频子载波、6个零值和10个保护子载波。10个保护子载波用于减少符号间干扰(ISI)，位于OFDM符号的两边缘与最外面的5个数据子载波有相同的值。利用保护子载波可以作为另一形式的时间和频率分集来提高接收机性能[2]。
物理层汇聚协议（PLCP）用于完成物理层对媒体访问控制层的接口服务，并为物理层服务数据单元（PSDU）转换物理层汇聚协议数据单元（PPDU）提供了合适方法。故使PPDU由PLCP前导符PLCP包头和PSDU三部分组成并按照传输顺序排列。为了传输一个包含信息的PSDU，ECMA-368应电感厂家用了不同层次的编码和不同类型的复用构造成8个传输模式，以53.3 Mb/s、80 Mb/s、106.7 Mb/s、160 Mb/s、200 Mb/s、320 Mb/s、400 Mb/s和480 Mb/s不同的速率向媒体访问控制层传送。比特流经过比特交织后，把这些已编码和交织的二进制数据序列映射到一个QPSK或者DCM调制的星座图上。由此产生的复数装载到由IFFT生成的和OFDM符号的数据子载波上。图1和图2分别描绘了侧流扰码后的PSDU的编码和解码过程。系统的接收机中应用了低成本、简单而高效的信道估计和均衡器解决方案[3]。 
2 双载波32-QAM
2.1 双载波32-QAM调制
当数据速率为320 Mb/s、400 Mb/s和480 Mb/s时，使用四维星座图的DCM可实现的系统性能约3.8 m 480 Mb/s[4]。矩形格雷编码的16-QAM可以用作调制方案来增加系统的吞吐量(从640 Mb/s～960 Mb/s)。然而，在多径传输的干扰下完全不能实现960 Mb/s速率的传输，或以640 Mb/s速率却仅能完成近1 m的传输。
既然16-QAM调制不适合多频带正交频分复用系统的高速率传输，那么更高阶调制方式，如32-QAM、64-QAM等就更不用考虑了。双载波32-QAM调制适用于现有ECMA-368标准的结构，使更多的信息比特映射到一个OFDM符号中，同时也能提供足够的欧几里德符号距离来维持在较高的传输速率，使数据在多径环境中成功传输。经过位交织处理后，1 500个已编码和交织位需要被划分成250位为一组，然后再组合成50组，每组5位重新排序。每一组的5位表示为：
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