CN105227511A - 一种基于倍频方式的微波毫米波通信信号发生方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于倍频方式的微波毫米波通信信号发生方法，采用微波毫米波通信信号发生装置，利用倍频原理结合基带处理算法，简化微波毫米波信号发生的复杂度，产生微波毫米波通信信号。基于倍频方式的微波毫米波通信信号发生方法打破传统混频方式，构建一种倍频方案实现通信信号覆盖微波毫米波波段通信，大大简化通信信号发生装置的复杂度，为未来无线通讯系统的提供新的研发手段。

Description

一种基于倍频方式的微波毫米波通信信号发生方法
技术领域
本发明涉及微波毫米波通信领域，尤其是一种基于倍频方式的微波毫米波通信信号发生方法。
背景技术
移动通信高速发展，给人们带来了无限的便利，4G通信正式商用化，但技术还将不断演进，5G通信已被业内提上日程。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。目前国内华为、中兴、上海贝尔等系统厂商正在做技术研究和标准提草工作，国际上，欧美、韩国、日本等国家也正在研究，2015年将是5G通信的标准年，各个国家将向3GPP组织提交5G通信标准。
未来5G空口接入方式主要包括两个部分：6GHz以下频段空口新技术、6GHz以上空口新技术，低频用于连续广域覆盖、低功耗大连接和低时延可靠场景。高频新空口通过超大带宽来满足热点高容量场景极高速传输速率要求。相对于巨大的业务需求增长，传统移动通信频谱资源已趋饱和，如何在6GHz以上的微波毫米波频段进行通信部署已成为业界广泛研究的重点，所以，我们关注的重点将是通信毫米波段信号发生，例如28GHz、45GHz、60GHz等。
微波毫米波通信技术是未来5G移动通信的重要关键技术，特别是微波毫米波通信信号发生设计将是未来5G移动通信重要环节，是世界级急需解决的难题。
目前，微波毫米波通信信号发生装置传统方式有两种，一种是直接在微波毫米波进行IQ调制，优点发生装置结构简单，缺点IQ调制指标差，因为在微波毫米波IQ调制器不成熟，特别微波毫米波IQ调制器中的90度移相器指标很难控制；另一种方式是在低频进行IQ调制后，在于微波毫米波正弦波信号混频，产生微波毫米波通信信号，该装置优点指标性能好，缺点结构复杂，成本高。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提出了一种基于倍频方式的微波毫米波通信信号发生方法。
本发明采用如下技术方案：
一种基于倍频方式的微波毫米波通信信号发生方法，采用微波毫米波通信信号发生装置，微波毫米波通信信号发生装置包括依次连接的数据流单元、编码单元、串并转换单元、调制单元、IFFT单元、并串转换单元、1/N抽取滤波单元、DAC上变频单元、N倍频单元及滤波放大单元，调制单元还连接有补零单元和子载波发生单元；
所述微波毫米波通信信号发生方法采用如下步骤：
(1)数据流单元根据需求产生数据流，数据流包括PN序列、标准数据、或用户自定义数据；
(2)数据流进入编码单元，编码单元根据用户要求进行编码；
(3)编码后的数据是串行数据，然后经过串并转换单元，形成数据宽度为M的并行数据；
(4)同时补零单元产生数据宽度为M*(N-1)，数据数值为0的并行数据，串并转换单元和补零单元共同形成数据宽度为M*N的并行数据，进入调制单元；
(5)调制单元根据调制格式进行调制影射，并将调制信号影射到子载波发生单元产生的M*N个子载波上，形成M*N子载波调制信号；
(6)再输入IFFT单元进行M*N的IFFT变换，将频域信号转换成时域信号，此时，时域信号的信号带宽是预期的通信信号带宽的1/N，并且时域信号的频率间隔是预期的通信信号频率间隔的1/N，时域信号的数据调制率是预期的通信信号数据调制率的N倍；
(7)经过1/N抽取滤波单元，将时域信号的数据调制率降低N倍，使得时域信号的数据调制率等于预期的通信信号数据调制率，此时时域信号的信号带宽仍然为预期的通信信号带宽的1/N，时域信号的频率间隔是预期的通信信号频率间隔的1/N；
(8)经过DAC上变频单元将信号IQ调制到射频信号上；
(9)再经过N倍频单元，将通信信号进行N倍频到微波毫米波波段上，通过倍频将通信信号的信号带宽展宽N倍，使得此时微波毫米波通信信号的信号带宽等于预期的通信信号带宽，微波毫米波通信信号的频率间隔也等于预期的通信信号频率间隔，将通信信号调制到微波毫米波波段上；
(10)最后通过滤波放大单元提升微波毫米波信号的纯度，并增大信号发射功率，最终输出给用户使用。
所述步骤(3)中M为预期通信信号子载波数。
所述步骤(4)中N为倍频器的倍频倍数。
采用如上技术方案取得的有益技术效果为：
本发明可以产生大带宽微波毫米波通信调制信号，可以广发应用于5G移动通信芯片/终端/基站设备的发射通道中，也可用于5G通信信号发生器中，为5G移动通信芯片/终端/基站设备各个阶段的提供模拟信号，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为基于倍频方式的微波毫米波通信信号发生装置框图。
图2为预期子载波与N倍频子载波关系图。
图3为基于倍频方式的微波毫米波通信信号PSS、SSS、PBCH发生的星座图。
具体实施方式
结合附图1至3对本发明的具体实施方式做进一步说明：
一种基于倍频方式的微波毫米波通信信号发生装置，如图1所示，包括依次连接的数据流单元、编码单元、串并转换单元、调制单元、IFFT单元、并串转换单元、1/N抽取滤波单元、DAC上变频单元、N倍频单元及滤波放大单元，调制单元还连接有补零单元和子载波发生单元。
所述微波毫米波通信信号发生方法采用如下步骤：
(1)数据流单元根据需求产生数据流，数据流包括PN序列、标准数据、或用户自定义数据；
(2)数据流进入编码单元，编码单元根据用户要求进行编码；
(3)编码后的数据是串行数据，然后经过串并转换单元，形成数据宽度为M的并行数据，(M为预期通信信号子载波数)；
(4)同时补零单元产生数据宽度为M*(N-1)数据数值为0的并行数据(N为倍频器的倍频倍数，如图2所示，预期子载波与N倍频子载波关系，N＝2产生的子载波为预期子载波的2倍，N＝4产生的子载波为预期子载波的4倍)，串并转换单元和补零单元共同形成数据宽度为M*N的并行数据，进入调制单元；
(5)调制单元根据调制格式进行调制影射，并将调制信号影射到子载波发生单元产生的M*N个子载波上，形成M*N子载波调制信号；
(6)再在IFFT单元进行M*N的IFFT变换，将频域信号转换成时域信号，此时，时域信号的信号带宽是预期的通信信号带宽的1/N，并且时域信号的频率间隔是预期的通信信号频率间隔的1/N，时域信号的数据调制率是预期的通信信号数据调制率的N倍；
(7)在经过1/N抽取滤波单元，将时域信号的数据调制率降低N倍，使得时域信号的数据调制率等于预期的通信信号数据调制率，但是抽取滤波不影响时域信号的信号带宽和信号的频率间隔，此时时域信号的信号带宽仍然为预期的通信信号带宽的1/N，时域信号的频率间隔是预期的通信信号频率间隔的1/N；
(8)在经过DAC上变频单元将信号IQ调制射频信号上，由于目前器件和工艺限制，此时射频信号频率相对较低，无法直接到微波毫米波波段；
(9)再经过N倍频单元，将通信信号进行N倍频到微波毫米波波段上，通过倍频将通信信号的信号带宽展宽N倍，使得此时微波毫米波通信信号的信号带宽等于预期的通信信号带宽，微波毫米波通信信号的频率间隔也等于预期的通信信号频率间隔，这样经过上述环节成功将通信信号调制到微波毫米波波段上；
(10)为了考虑倍频器件带来谐波、分谐波等其他信号，因此通过滤波放大单元提升微波毫米波通信信号的信号纯度，并增大信号发射功率，最终输出给用户使用。这样产生微波毫米波通信信号满足实际工作开展的需求。
如图3所示，横坐标为调制信号实部归一化值、纵坐标为调制信号虚部归一化值，基于倍频方式的微波毫米波通信信号PSS、SSS、PBCH发生的星座图，PSS、SSS、PBCH信道的信号均落在了信号标准点上，说明采用上述装置和方法产生的信号质量好。
该装置主要运用于5G移动通信芯片/终端/基站设备的发射通道中，也可用于5G通信信号发生器中，为5G移动通信芯片/终端/基站设备各个阶段的提供模拟信号，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、通信器件的测试等场合。
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 (3)

1.一种基于倍频方式的微波毫米波通信信号发生方法，采用微波毫米波通信信号发生装置，微波毫米波通信信号发生装置包括依次连接的数据流单元、编码单元、串并转换单元、调制单元、IFFT单元、并串转换单元、1/N抽取滤波单元、DAC上变频单元、N倍频单元及滤波放大单元，调制单元还连接有补零单元和子载波发生单元；其特征在于，
所述微波毫米波通信信号发生方法采用如下步骤：
(1)数据流单元根据需求产生数据流，数据流包括PN序列、标准数据、或用户自定义数据；
(2)数据流进入编码单元，编码单元根据用户要求进行编码；
(3)编码后的数据是串行数据，然后经过串并转换单元，形成数据宽度为M的并行数据；
(4)同时补零单元产生数据宽度为M*(N-1)，数据数值为0的并行数据，串并转换单元和补零单元共同形成数据宽度为M*N的并行数据，进入调制单元；
(5)调制单元根据调制格式进行调制影射，并将调制信号影射到子载波发生单元产生的M*N个子载波上，形成M*N子载波调制信号；
(6)再输入IFFT单元进行M*N的IFFT变换，将频域信号转换成时域信号，此时，时域信号的信号带宽是预期的通信信号带宽的1/N，并且时域信号的频率间隔是预期的通信信号频率间隔的1/N，时域信号的数据调制率是预期的通信信号数据调制率的N倍；
(7)经过1/N抽取滤波单元，将时域信号的数据调制率降低N倍，使得时域信号的数据调制率等于预期的通信信号数据调制率，此时时域信号的信号带宽仍然为预期的通信信号带宽的1/N，时域信号的频率间隔是预期的通信信号频率间隔的1/N；
(8)经过DAC上变频单元将信号IQ调制到射频信号上；
(9)再经过N倍频单元，将通信信号进行N倍频到微波毫米波波段上，通过倍频将通信信号的信号带宽展宽N倍，使得此时微波毫米波通信信号的信号带宽等于预期的通信信号带宽，微波毫米波通信信号的频率间隔也等于预期的通信信号频率间隔，将通信信号调制到微波毫米波波段上；
(10)最后通过滤波放大单元提升微波毫米波信号的纯度，并增大信号发射功率，最终输出给用户使用。
2.根据权利要求1所述的一种基于倍频方式的微波毫米波通信信号发生方法，其特征在于，所述步骤(3)中M为预期通信信号子载波数。
3.根据权利要求2所述的一种基于倍频方式的微波毫米波通信信号发生方法，其特征在于，所述步骤(4)中N为倍频器的倍频倍数。
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