摘要
近年来，随着射频硬件的不断成熟，毫米波技术被广泛应用于多种领域，尤其
是在仪控、舱控以及个域网等封闭无线场景中迅速发展，其中60GHz无线通信凭
借抗干扰、频段干净通用及带宽资源丰富等独特优势，逐渐成为最具发展潜力的通
信技术之一。当前研究都主要集中在射频硬件、信道建模及特征分析、调制方法及
波束空间利用技术等方面，关于无线通信系统方案的研究还较为缺乏，现有的系统
设计也大多基于独立单元的硬件电路和传统的通信方案，呈现出成本高、结构复杂
和系统灵活性较差等特点。许多封闭无线环境中往往包含多种传输速率的信源，为
满足不同种类通信方式的需求，应对短距、高质量、信道密闭等无线通信的新挑战，
本文研究并提出了一种封闭环境下60GHz毫米波的无线通信系统方案，包含多种
基带通信协议，成功实现了基于数字键控调制方式的点对点无线通信。
本文的研究内容和工作主要包括以下几个方面：
第一，开展了对60GHz毫米波无线通技术研究背景与发展形势的调研工作，
阐述了研究封闭环境下无线通信系统所涉及到的理论基础，包括60GHz电磁波封
闭环境下信道传播特性、发射和接收机原理、编解码技术以及调制解调技术，依据
理论支撑分析并制定了本文所研究的无线通信方案。
第二，根据方案需求构建无线通信系统硬件平台，首先进行了硬件资源分析、
器件选型及功耗估计等前期准备工作，然后对电源、时钟、主协处理器、多通信协
议接口、存储及诊断等电路完成了原理图设计，最后进行了PCB版图绘制、打板
焊接调试等工作。
第三，在完成硬件电路调试的基础上进行软件程序开发，主处理器FPGA中
的程序实现了对基带信号的数据处理，UART及SPI协议通信；协处理器ARM中
的程序实现了对系统的初始化配置以及以太网接口通信。
最后通过搭建实验环境对本文设计的60GHz毫米波无线链路进行了联调测试，
验证了封闭信道下该无线通信系统的功能及性能，测试结果均符合相关指标的预
期要求，为后续进一步研究工作提供了参考价值。
关键词：封闭环境，60GHz，毫米波无线通信，多协议通信，系统设计
ABSTRACT
Inrecentyears,withthecontinuousmaturationofRFhardware,millimeterwave
technologyiswidelyusedinavarietyoffields,especiallyininstrumentcontrol,cabin
controlandpersonalareanetworkandotherclosedwirelessscenariosdevelopedrapidly,
inwhich60GHzwirelesscommunication,withtheuniqueadvantagesofanti-jamming,
bandcleananduniversalandrichbandwidthresources,graduallybecomeoneofthemost
promisingcommunicationtechnologies.CurrentresearchismainlyfocusedonRF
hardware,channelmodelingandfeatureanalysis,modulationmethodsandbeamspace
utilizationtechniques,etc,researchonwirelesscommunicationsystemsolutionsisstill
lacking,andmostoftheexistingsystemdesignsarebasedonhardwarecircuitsof
independentunitsandtraditionalcommunicationschemes,whichhascharacteristicsof
highcosts,complexstructuresand