CN105471801B - 一种5g移动通信数字调制信号发生装置及其发生方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种5G移动通信数字调制信号发生装置及其发生方法。本发明包括多组数据bit流通道，用于处理多组数据bit流；合路单元，用于将多路信号在时域合成一路IQ信号；IQ调制单元，用于将IQ信号调制到射频；变频单元，用于变频产生各种频率的5G信号；功率控制单元，用于根据用户需求自行设置输出信号的功率大小；多组数据bit流经合路单元汇合，经过依次连通的IQ调制单元、变频单元、功率控制单元处理后输出。本发明利用多路基带信号合成技术降低5G移动通信数字调制信号发生的复杂性，并结合成形滤波消除多路之间信号干扰问题，产生一种信号带宽可控、幅度可控、频率可自由选择的5G移动通信数字调制信号，给5G系统研发提供技术支撑。
Description
技术领域
本发明涉及5G移动通信领域，尤其是一种5G移动通信数字调制信号发生装置及其发生方法。
背景技术
在过去的三十年里移动通信高速发展，经历了从语音业务倒宽带数据业务的飞跃式发展，不仅深刻地改变人们的生活方式，也极大地促进了社会和经济的飞速发展。移动互联网和物联网作为未来移动通信发展的两大主要驱动力，为第五代移动通信提供广阔的应用前景。面向未来数据流量的千倍增长，千亿设备连接和多样化的业务需求都将对5G系统设计提出严峻的挑战。与4G相比，5G将支持更加多样化的场景，融入多种多址接入方式，并充分利用新型调制编码等技术，大幅度提升频谱效率。如何产生新型5G信号，给5G系统研发提供支撑，是目前业内急需解决的问题。
目前，5G技术一直在技术讨论，2015年2月11日，IMT-2020(5G)推进组在北京召开5G概念白皮书发布会，重点介绍5G需求、技术、频谱等方面研究成果。后续重点进入标准制定阶段。在这个阶段能够提供5G移动通信数字调制信号发生方法和装置意义极大。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明为5G芯片/终端/网络设备研发中提供新型矢量调制源，利用多路基带信号合成技术降低5G移动通信数字调制信号发生的复杂性，并结合成形滤波消除多路之间信号干扰问题，产生一种信号带宽可控、幅度可控、频率可自由选择的5G移动通信数字调制信号。
本发明采用如下技术方案：
一种5G移动通信数字调制信号发生装置，包括：多组数据bit流通道，用于处理多组数据bit流；
合路单元，用于将多路信号在时域合成，形成一路IQ信号；
IQ调制单元，用于将IQ信号调制到射频；
变频单元，用于将频率点不同的多组射频信号变频产生各种频率的5G信号；
功率控制单元，用于根据用户需求自行设置输出信号的功率大小；
多组数据bit流经合路单元汇合，经过依次连通的IQ调制单元、变频单元、功率控制单元处理后输出。
优选地，所述数据bit流通道包括：依次连通的数据发生单元，用于产生频率点不同的数据bit流；
CRC编码单元用于将数据bit流分割，再增加CRC校验标识，形成CRC编码后的bit流；
信道编码单元，用于根据业务需求进行配置形成信道bit流，对于高速率业务，采用多元低密度奇偶校验码、极化码或Turbo码信道编码方式，对于低速率小包业务，将采用极化码或卷积码信道编码方式；
数字调制单元，用于进行QAM、PSK或FSK数字调制影射，形成调制数据流；
资源影射单元，用于根据实际需求将调制数据流影射到频域，形成频域数据；
IFFT单元，用于将频域数据形成时域信号；
增加CP单元，用于降低子载波间的符号间干扰；
成形滤波单元，一方面用于降低该数据信号本身符号间干扰，另一方面用于防止与其他信号合成时相互干扰；
插值滤波单元，用于调整各路信号的数据长度。
根据5G移动通信数字调制信号发生装置的发生方法，所述发生方法包括如下步骤：
步骤1：多组数据bit流通道产生多路数据bit流，数据bit流经数据bit流通道处理；
步骤2：多组处理后的数据bit流经合路单元汇合成一路IQ信号；
步骤3：IQ信号送给IQ调制单元，信号被调制到射频；
步骤4：IQ信号需要经过变频单元，产生各种频率的5G信号；
步骤5：5G信号经过功率控制单元，功率控制单元根据用户需求设置输出信号的功率大小，并输出所需信号。
进一步地，所述步骤1中数据bit流经数据bit流通道处理包括如下步骤：
(1)数据流发生模块产生n路数据bit流，每路都支持全0、全1、01交替、PN序列、业务数据、或用户自定义数据；
(2)产生的数据流经过CRC编码单元，先将数据bit流按照固定长度分割，再增加CRC校验标识，形成CRC编码后的bit流；
(3)形成的bit流送给信道编码单元，信道编码根据业务需求进行配置，对于高速率业务，采用多元低密度奇偶校验码、极化码或Turbo码信道编码方式，对于低速率小包业务，将采用极化码或卷积码信道编码方式；
(4)经过信道编码单元后形成各种信道bit流，信道bit流在进行QAM、PSK或FSK数字调制影射，形成调制数据流，数据位宽和IQ调制单元的IQ输入位宽一致；
(5)调制数据流进入资源影射单元，根据实际需求将调制数据流影射到频域，形成频域数据；
(6)频域数据再通过IFFT单元形成时域信号，IFFT长度取决于形成资源影射单元形成的频率范围除以频率间隔，频率间隔用户可根据需求自行设置；
(7)时域信号通过增加CP单元，降低子载波间的符号间干扰；
(8)时域信号继续通过成形滤波单元，成形滤波一方面降低该数据信号本身符号间干扰，另一方面防止与其他信号合成时相互干扰；
(9)经过插值滤波单元后各路信号的数据长度相等。
采用如上技术方案取得的有益技术效果为：
本发明可以产生用户自定义多变的5G移动通信数字调制信号，可以广发应用于5G移动通信芯片/终端/基站设备的接收通道研发测试中，也可用于5G移动通信芯片/终端/基站设备的接收测试和设备发射信号比对测试中，为5G移动通信芯片/终端/基站设备各个阶段的提供多种调制方式的通信信号，在5G移动通信芯片/终端/基站设备的各个阶段研发时中查找和分析问题等方面都有着非常重要的作用。可运用于通信设备、芯片、终端等研发、生产和维修、认证机构的数字调制信号认证、通信器件的设计和测试等场合。
附图说明
图1为5G移动通信数字调制信号发生装置的系统原理图。
图2为本发明的成形滤波器的冲激响应图。
图3为本发明的成形滤波器的幅频响应图。
图4为本发明产生5G调制信号的频谱图。
具体实施方式
结合附图1至4对本发明的具体实施方式做进一步说明:
本发明涉及5G移动通信数字调制信号发生测试装置，为5G芯片/终端/网络设备研发中提供新型矢量调制源，利用多路基带信号合成技术降低5G移动通信数字调制信号发生的复杂性，并结合成形滤波消除多路之间信号干扰问题，产生一种信号带宽可控、幅度可控、频率可自由选择的5G移动通信数字调制信号，具体地说涉及一种多路基带信号合成和成形滤波联合技术实现一种5G移动通信数字调制信号发生方法和装置。
5G移动通信数字调制信号发生装置，包括多组数据bit流通道，用于处理多组数据bit流；合路单元，用于将多路信号在时域合成，形成一路IQ信号；IQ调制单元，用于将IQ信号调制到射频；变频单元，用于将频率点不同的多组射频信号变频产生各种频率的5G信号；功率控制单元，用于根据用户需求自行设置输出信号的功率大小；多组数据bit流经合路单元汇合，经过依次连通的IQ调制单元、变频单元、功率控制单元处理后输出。
数据bit流通道包括依次连通的数据发生单元，用于产生频率点不同的数据bit流；CRC编码单元用于将数据bit流分割，再增加CRC校验标识，形成CRC编码后的bit流；信道编码单元，用于根据业务需求进行配置形成信道bit流，对于高速率业务，采用多元低密度奇偶校验码、极化码或Turbo码信道编码方式，对于低速率小包业务，将采用极化码或卷积码信道编码方式；数字调制单元，用于进行QAM、PSK或FSK数字调制影射，形成调制数据流；资源影射单元，用于根据实际需求将调制数据流影射到频域，形成频域数据；IFFT单元，用于将频域数据形成时域信号；增加CP单元，用于降低子载波间的符号间干扰；成形滤波单元，一方面用于降低该数据信号本身符号间干扰，另一方面用于防止与其他信号合成时相互干扰；插值滤波单元，用于调整各路信号的数据长度。
5G移动通信数字调制信号发生装置数据产生方式和以前移动通信数据方式有所不同，以前移动通信只产生一组数据bit流，但是在5G移动通信我们将根据用户需求产生n组数据bit流(n大于1)。产生的数据流经过CRC编码，先将数据流分割，再增加CRC校验标识，形成CRC编码后的bit流；形成的bit流送给信道编码单元，信道编码根据业务需求进行配置，经过信道编码单元后形成各种信道bit流。
根据上述5G移动通信数字调制信号发生装置的发生方法，所述发生方法包括如下步骤：
步骤1：多组数据bit流通道产生多路数据bit流，数据bit流经数据bit流通道处理；
步骤2：多组处理后的数据bit流经合路单元汇合成一路IQ信号；
步骤3：IQ信号送给IQ调制单元，信号被调制到射频；
步骤4：IQ信号需要经过变频单元，产生各种频率的5G信号；
步骤5：5G信号经过功率控制单元，功率控制单元根据用户需求设置输出信号的功率大小，并输出所需信号。
进一步地，所述步骤1中数据bit流经数据bit流通道处理包括如下步骤：
(1)数据流发生模块产生n路数据bit流，每路都支持全0、全1、01交替、PN序列、业务数据、或用户自定义数据；
(2)产生的数据流经过CRC编码单元，先将数据bit流按照固定长度分割，再增加CRC校验标识，形成CRC编码后的bit流；
(3)形成的bit流送给信道编码单元，信道编码根据业务需求进行配置，对于高速率业务，采用多元低密度奇偶校验码、极化码或Turbo码信道编码方式，对于低速率小包业务，将采用极化码或卷积码信道编码方式；
(4)经过信道编码单元后形成各种信道bit流，信道bit流在进行QAM(正交幅度调制)、PSK(相移键控，利用载波的频率变化来传递数字信息)或FSK(频率偏移调变，利用基带数字信号离散取值特点去键控载波频率以传递信息的一种数字调制技术)数字调制影射，形成调制数据流，数据位宽和IQ调制单元的IQ输入位宽一致，一般采用16位；
(5)调制数据流进入资源影射单元，根据实际需求将调制数据流影射到频域，形成频域数据；
(6)频域数据再通过IFFT单元形成时域信号，IFFT长度取决于形成资源影射单元形成的频率范围除以频率间隔，频率间隔用户可根据需求自行设置；
(7)时域信号通过增加CP单元，降低子载波间的符号间干扰；
(8)时域信号继续通过成形滤波单元，成形滤波一方面降低该数据信号本身符号间干扰，另一方面防止与其他信号合成时相互干扰；
(9)经过插值滤波单元后各路信号的数据长度相等。
图2-3为采用5G移动通信数字调制信号发生装置及其发生方法得到的波形示意图。
图2为成形滤波器的冲激响应图，成形滤波器在通信中用于防止符号间干扰，但是在本专利中主要目的是防止多个波形相互之间干扰。冲激响应是在单位冲激激励下引起的零状态响应。
图3为成形滤波器的幅频响应图，幅频响应是指信号通过系统之后的输出信号与它输入时信号的幅度比值，幅频响应图是指多种不同信号的幅度比值绘成的曲线，本图主要展示本专利对成形滤波器的幅频响应的要求，5G信号通过该滤波器可以滤出信号边带干扰，使得该子载波信号对其他子载波信号干扰更小。
图4为本发明产生5G调制信号的频谱图，频谱图是指在5G调制信号的功率与频率的关系图，本图主要展示5G信号经过滤波后各路子载波信号频率和功率分布情况。
本发明为5G芯片/终端/网络设备研发中提供新型矢量调制源，利用多路基带信号合成技术降低5G移动通信数字调制信号发生的复杂性，并结合成形滤波消除多路之间信号干扰问题，产生一种信号带宽可控、幅度可控、频率可自由选择的5G移动通信数字调制信号，给5G系统研发提供技术支撑。
当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的指导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。
Claims (2)
1.一种5G移动通信数字调制信号发生装置，其特征在于，包括多组数据bit流通道，用于处理多组数据bit流；
合路单元，用于将多路信号在时域合成，形成一路IQ信号；
IQ调制单元，用于将IQ信号调制到射频；
变频单元，用于将频率点不同的多组射频信号变频产生各种频率的5G信号；
功率控制单元，用于根据用户需求自行设置输出信号的功率大小；
多组数据bit流经合路单元汇合，经过依次连通的IQ调制单元、变频单元、功率控制单元处理后输出；
所述数据bit流通道包括依次连通的数据发生单元，用于产生频率点不同的数据bit流；
CRC编码单元用于将数据bit流分割，再增加CRC校验标识，形成CRC编码后的bit流；
信道编码单元，用于根据业务需求进行配置形成信道bit流，对于高速率业务，采用多元低密度奇偶校验码、极化码或Turbo码信道编码方式，对于低速率小包业务，将采用极化码或卷积码信道编码方式；
数字调制单元，用于进行QAM、PSK或FSK数字调制影射，形成调制数据流；
资源影射单元，用于根据实际需求将调制数据流影射到频域，形成频域数据；
IFFT单元，用于将频域数据形成时域信号；
增加CP单元，用于降低子载波间的符号间干扰；
成形滤波单元，一方面用于降低该数据信号本身符号间干扰，另一方面用于防止与其他信号合成时相互干扰；
插值滤波单元，用于调整各路信号的数据长度。
2.根据权利要求1所述的一种5G移动通信数字调制信号发生装置的发生方法，其特征在于，所述发生方法包括如下步骤：
步骤1：多组数据bit流通道产生多路数据bit流，数据bit流经数据bit流通道处理；
步骤2：多组处理后的数据bit流经合路单元汇合成一路IQ信号；
步骤3：IQ信号送给IQ调制单元，信号被调制到射频；
步骤4：IQ信号需要经过变频单元，产生各种频率的5G信号；
步骤5：5G信号经过功率控制单元，功率控制单元根据用户需求设置输出信号的功率大小，并输出所需信号；
所述步骤1中数据bit流经数据bit流通道处理包括如下步骤：
(1)数据流发生模块产生n路数据bit流，每路都支持全0、全1、01交替、PN序列、业务数据、或用户自定义数据；
(2)产生的数据流经过CRC编码单元，先将数据bit流按照固定长度分割，再增加CRC校验标识，形成CRC编码后的bit流；
(3)形成的bit流送给信道编码单元，信道编码根据业务需求进行配置，对于高速率业务，采用多元低密度奇偶校验码、极化码或Turbo码信道编码方式，对于低速率小包业务，将采用极化码或卷积码信道编码方式；
(4)经过信道编码单元后形成各种信道bit流，信道bit流在进行QAM、PSK或FSK数字调制影射，形成调制数据流，数据位宽和IQ调制单元的IQ输入位宽一致；
(5)调制数据流进入资源影射单元，根据实际需求将调制数据流影射到频域，形成频域数据；
(6)频域数据再通过IFFT单元形成时域信号，IFFT长度取决于形成资源影射单元形成的频率范围除以频率间隔，频率间隔用户可根据需求自行设置；
(7)时域信号通过增加CP单元，降低子载波间的符号间干扰；
(8)时域信号继续通过成形滤波单元，成形滤波一方面降低该数据信号本身符号间干扰，另一方面防止与其他信号合成时相互干扰；
(9)经过插值滤波单元后各路信号的数据长度相等。
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