60GHz频段具有丰富的免认证频谱资源,为进一步提高通信系统的传输速率带来了可能,随着射频技术发展,60GHz毫米波通信逐渐成为下一代无线通信的研究热点。从传播特性来看,60GHz毫米波信号的自由空间损耗大,氧气、降雨、植物以及障碍物都会带来较大的信号衰减,适合短距离通信,具有较高的安全性和空间复用性。通过信道估计算法得到信道估计值后,利用均衡技术可以抵消大部分信道的干扰,信道估计的准确度会影响通信系统的性能,所以信道估计模块是通信系统的重要部分。因此针对60GHz毫米波通信系统,研究适用于系统的信道估计算法以及信道估计模块的FPGA高速实现方案。在介绍了研究背景和相关研究后,首先研究60GHz毫米波的信道模型和通信系统架构。根据60GHz毫米波的传播特性,参考S-V和UWB信道模型建立了仿真系统的信道模型,并考虑到相位噪声和载波频偏的影响,采用SC-FDE结构设计60GHz毫米波仿真系统框架和数据帧结构,作为信道估计算法研究的基础。然后根据60GHz毫米波通信系统的帧结构研究信道估计算法并进行仿真比较。实现了LS信道估计算法和基于DFT的信道估计算法,并根据信道估计序列设计了两种利用格雷互补序列的Golay128和Golay256信道估计算法,以及基于序列相关的Gu512信道估计算法,同时根据DFT算法的原理对这些算法提出了改进,改进后MSE性能可以提升3d B。还提出了进一步利用噪声门限对Gu512算法降噪处理的Gu512-NC算法,在低信噪比时MSE性能有0.5dB的提升。除了LS算法外,其他几种信道估计算法的误码率性能都接近理想信道。接着详细介绍了系统的整体硬件实现方案,研究了系统中ADC/DAC模块和高速串行接口的配置,以及FPGA基带处理系统的接收和发送数据处理流程,作为信道估计模块设计的参考。最后选择复杂度较低的Gu512信道估计算法在FPGA系统中实现了信道估计模块。针对系统设计提出了I/Q路分别相关估计的8路并行实现方法,解决了信道估计序列的π/2调制问题。同时通过定点化仿真确定了模块中数据的位宽和定标方案,并利用流水线优化的方法对信道估计模块进行时序优化。Quartus中的综合结果和Modelsim的仿真结果表明信道估计模块使用了4%的逻辑资源,最高可以在495.79MHz的时钟频率下完成信道估计的功能,并且时序符合设计预期。