CN112653646A - 矢量信号分析仪平台5g信号时频域数据转换处理的方法、系统、装置、处理器及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种应用于矢量信号分析仪平台实现5G信号时频域数据转换处理的方法，包括对比信号数据的序号与OFDM符号的起始位置，提取OFDM符号数据；通过N路并行时频域数据转换通路进行FFT傅立叶数据变换；进行数据搬移；合并N路IQ数据，拆分IQ信号；读取5G信号的频域数据，调用5G信号分析的动态链接库，读取频域数据解析PBCH广播信道、PDCCH信道和PDSCH信道的解析。本发明还涉及相应的系统、装置、处理器及其计算机可读存储介质。采用了本发明的该技术方案，其中利用软硬件结合的5G信号分析处理机制，在FPGA采用多路并行的时频域数据转换通路将5G实时信号的时域数据转换成频域数据，上位机读取5G频域数据调用5G信号分析动态链接库来解析物理信道，提高了5G信号分析的处理速度。

Description

矢量信号分析仪平台5G信号时频域数据转换处理的方法、系 统、装置、处理器及存储介质

技术领域

本发明涉及数字通信领域，尤其涉及5G信号分析领域，具体是指一种应用于矢量信号分析仪平台实现5G信号时频域数据转换处理的方法、系统、装置、处理器及其计算机可读存储介质。

背景技术

数字通信的发展对测试提出了更高更新的要求，测量仪器—矢量信号分析仪以其能够全面地对各种调制模式的信号作精准的测量和分析的强大功能，在发射机和接收机测试中起着至关重要的作用。

第五代移动通信技术，简称5G，是最新一代蜂窝移动通信技术。5G已经成为通信业和学术界探讨的热点。5G的性能目标是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。在使用矢量信号分析仪时，用户体验好不好的一个重要因素就是分析仪界面的刷新速度。分析仪界面刷新速度和5G的高数据速率就要求更快的5G信号分析处理技术，其中提高5G信号时频域数据转换的速度是至关重要的。

5G的发展来自于对移动数据日益增长的需求。随着移动互联网的发展，越来越多的5G设备接入到移动网络中，因此具备分析5G信号的能力是矢量信号分析仪必不可少的功能。5G下行信号采用正交频分复用多址方式(OFDMA)，矢量信号分析仪要分析5G信号必须先要把数据从时域转换到频域。提高时频域数据转换速度能够提高5G信号的分析处理速度，进而加快了矢量信号分析仪界面的刷新速度。5G信号在发射端可以利用快速傅里叶逆变换(iFFT)实现OFDM调制，将频域数据转换成时域数据；在接收端利用快速傅里叶变换(FFT)来实现将时域数据转换成频域数据。5G信号在FR1频段支持的最大带宽是100MHz，支持子载波间隔有15kHz、30kHz和60kHz，不同子载波间隔下一帧5G信号包含的OFDM符号数有140、280和560(480)。5G信号在FR2频段支持的最大带宽是400MHz，支持子载波间隔有60kHz、120kHz和240kHz，不同子载波间隔下一帧5G信号包含的OFDM符号数有560(480)、1120和2240。软件采用fftw技术实现一帧5G信号所有OFDM符号的时频域数据转换，测试用的5G信号的数据采样率为122.88MHz，子载波间隔为30kHz，带宽为100MHz，完成280个OFDM符号的时频域数据转换需要744ms；将时频域数据转换模块放到FPGA中，通过4路并行的时频域数据转换通道对5G实时数据进行时频域数据转换，在一个数据只占用一个时钟的情况下只需要10.1ms。在FPGA中采用多路并行时频域数据转换通道来实现5G实时信号的时频域数据转换，大大提高了5G信号分析的处理速度，也加快了矢量分析仪平台的界面刷新速度。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种满足处理速度快、操作简便、适用范围较为广泛的应用于矢量信号分析仪平台实现5G信号时频域数据转换处理的方法、系统、装置、处理器及其计算机可读存储介质。

为了实现上述目的，本发明的应用于矢量信号分析仪平台实现5G信号时频域数据转换处理的方法、系统、装置、处理器及其计算机可读存储介质如下：

该应用于矢量信号分析仪平台实现5G信号时频域数据转换处理的方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：

(1)根据信号的使能信号给信号数据排序，对比信号数据的序号与OFDM符号的起始位置，提取OFDM符号数据；

(2)通过N路并行时频域数据转换通路进行FFT傅立叶数据变换；

(3)进行数据搬移；

(4)根据每路时频域数据转换通道的使能信号valid合并N路IQ数据，拆分IQ信号；

(5)读取5G信号的频域数据，调用5G信号分析的动态链接库，按照OFDM符号读取频域数据解析PBCH广播信道、PDCCH信道和PDSCH信道的解析。

较佳地，所述的步骤(1)具体包括以下步骤：

(1.1)计算并存储OFDM符号的起始位置；

(1.2)判断信号的使能信号形式，判断结果标志位valid_flag是否为0，如果是，则信号数据为一个数据占用一个时钟；否则，信号数据为一个数据占用若干个时钟；

(1.3)判断计数器counter1当前值与ROM读取的当前值减1是否相等，如果相等，则继续步骤(1.4)；否则，计数器counter2保持当前值；

(1.4)提取I/Q数据，计算OFDM符号的使能信号；

(1.5)提取fifo中读出的IQ数据或OFDM符号数据；

(1.6)判断counter2是否等于3且counter1是否等于当前OFDM符号的最后一位数据的位置，如果是，则计数器counter3加1；否则，则计数器counter3保持当前值。

较佳地，所述的步骤(1.1)具体包括以下步骤：

(1.1.1)根据数据采样率、信号的子载波间隔和频段计算当前数据采样率下所有配置的一帧5G信号中所有OFDM符号的起始位置；

(1.1.2)转换成16进制表示的数分别存储到M个ROM只读存储器中。

较佳地，所述的步骤(1.3)还包括以下步骤：

(1.3.1)判断结果标志位valid_flag是否为0，如果是，则计数器counter1根据信号的使能信号valid高电平计数；否则，计数器counter1根据valid取反后的信号valid_neg的下降沿计数。

较佳地，所述的步骤(1.4)具体包括以下步骤：

(1.4.1)提取I/Q数据，将I/Q两路数据合并成一路数据；

(1.4.2)根据counter1连续提取N^μ个数据，计算OFDM符号的使能信号。

较佳地，所述的步骤(1.5)具体包括以下步骤：

(1.5.1)判断结果标志位valid_flag是否为1，如果是，则将提取出来的OFDM符号数据经过一个fifo转换成一个数据占用一个时钟的数据形式，并提取将fifo中读出的IQ数据；否则，提取出来OFDM符号数据；

(1.5.2)通过fifo的data_count输出接口计算fifo的读使能，将读使能经过一个时钟的延迟生成从fifo读出的IQ数据的使能信号。

较佳地，所述的步骤(2)具体包括以下步骤：

(2.1)根据计算的N^μ值调用N^μ点的FFT，产生计数使能信号cnt_validi，在复位信号fft_rsti高电平时计数使能信号cnt_validi赋值0；在sync高电平时计数使能信号cnt_validi赋值1；

(2.2)将计数使能信号cnt_validi与sync进行或运算得到信号cnt_validi1，N^μ点的计数器在复位信号fft_rsti高电平时赋值0，在信号cnt_validi1有效时计数直至(N^μ-1)；

(2.3)将使能信号cei在复位信号fft_rsti高电平时赋值0，在IQi_valid信号有效时赋值1，直至N^μ点的计数器计至(N^μ-1)时cei赋值0；

(2.4)当N^μ点的计数器计到(N^μ-1)时，单次FFT结束标志tlasti赋值1，其他时刻tlasti赋值0，同时生成复位信号fft_rsti0；

(2.5)经过延时n个时钟生成fft_rsti0_n，将fft_rsti0_n和全局复位rst做或运算得到复位信号fft_rsti，将cnt_validi1与cei做与运算得到FFT变换后的IQ数据的使能信号fft_IQi_valid。

较佳地，所述的步骤(3)具体为：

将输出的IQ数据按照从ROMi存储器中读取的地址存储至简单双端口RAM中，再按顺序从RAM中读出IQ数据。

该应用于矢量信号分析仪平台实现5G信号时频域数据转换处理的系统，其主要特点是，所述的系统包括：

信号数据排序提取功能模块，用于根据信号的使能信号给信号数据排序，对比信号数据的序号与OFDM符号的起始位置，提取OFDM符号数据；

傅立叶数据变换模块，用于通过N路并行时频域数据转换通路进行FFT傅立叶数据变换；

数据搬移模块，用于进行数据搬移；

信号拆分模块，用于根据每路时频域数据转换通道的使能信号valid合并N路IQ数据，拆分IQ信号；

信道解析模块，用于读取5G信号的频域数据，调用5G信号分析的动态链接库，按照OFDM符号读取频域数据解析PBCH广播信道、PDCCH信道和PDSCH信道的解析。

该应用于矢量信号分析仪平台实现5G信号时频域数据转换处理的装置，其主要特点是，所述的装置包括：

处理器，被配置成执行计算机可执行指令；

存储器，存储一个或多个计算机可执行指令，所述的计算机可执行指令被所述的处理器执行时，实现上述的应用于矢量信号分析仪平台实现5G信号时频域数据转换处理的方法的步骤。

该应用于矢量信号分析仪平台实现5G信号时频域数据转换处理的处理器，其主要特点是，所述的处理器被配置成执行计算机可执行指令，所述的计算机可执行指令被所述的处理器执行时，实现上述的应用于矢量信号分析仪平台实现5G信号时频域数据转换处理的方法的步骤。

该计算机可读存储介质，其主要特点是，其上存储有计算机程序，所述的计算机程序可被处理器执行以实现上述的应用于矢量信号分析仪平台实现5G信号时频域数据转换处理的方法的各个步骤。

采用了本发明的应用于矢量信号分析仪平台实现5G信号时频域数据转换处理的方法、系统、装置、处理器及其计算机可读存储介质，利用软硬件结合的5G信号分析处理机制，在FPGA采用多路并行的时频域数据转换通路将5G实时信号的时域数据转换成频域数据，然后上位机从DDR4存储器中读取5G频域数据调用5G信号分析动态链接库来解析物理信道，提高了5G信号分析的处理速度。

附图说明

图1为本发明的应用于矢量信号分析仪平台实现5G信号时频域数据转换处理的方法的流程图。

图2为本发明的应用于矢量信号分析仪平台实现5G信号时频域数据转换处理的方法的判断信号的使能信号形式的具体实现框图。

图3为本发明的应用于矢量信号分析仪平台实现5G信号时频域数据转换处理的方法的提取OFDM符号数据的流程图。

图4为本发明的应用于矢量信号分析仪平台实现5G信号时频域数据转换处理的方法的FFT操作的流程框图。

图5为本发明的应用于矢量信号分析仪平台实现5G信号时频域数据转换处理的方法的数据搬移的示意图。

图6为本发明的应用于矢量信号分析仪平台实现5G信号时频域数据转换处理的方法的合并N路IQ数据的示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

本发明的该应用于矢量信号分析仪平台实现5G信号时频域数据转换处理的方法，其中包括以下步骤：

(1)根据信号的使能信号给信号数据排序，对比信号数据的序号与OFDM符号的起始位置，提取OFDM符号数据；

(1.1)计算并存储OFDM符号的起始位置；

(1.1.1)根据数据采样率、信号的子载波间隔和频段计算当前数据采样率下所有配置的一帧5G信号中所有OFDM符号的起始位置；

(1.1.2)转换成16进制表示的数分别存储到M个ROM只读存储器中；

(1.2)判断信号的使能信号形式，判断结果标志位valid_flag是否为0，如果是，则信号数据为一个数据占用一个时钟；否则，信号数据为一个数据占用若干个时钟；

(1.3)判断计数器counter1当前值与ROM读取的当前值减1是否相等，如果相等，则继续步骤(1.4)；否则，计数器counter2保持当前值；

(1.3.1)判断结果标志位valid_flag是否为0，如果是，则计数器counter1根据信号的使能信号valid高电平计数；否则，计数器counter1根据valid取反后的信号valid_neg的下降沿计数；

(1.4)提取I/Q数据，计算OFDM符号的使能信号；

(1.4.1)提取I/Q数据，将I/Q两路数据合并成一路数据；

(1.4.2)根据counter1连续提取N^μ个数据，计算OFDM符号的使能信号；

(1.5)提取fifo中读出的IQ数据或OFDM符号数据；

(1.5.1)判断结果标志位valid_flag是否为1，如果是，则将提取出来的OFDM符号数据经过一个fifo转换成一个数据占用一个时钟的数据形式，并提取将fifo中读出的IQ数据；否则，提取出来OFDM符号数据；

(1.5.2)通过fifo的data_count输出接口计算fifo的读使能，将读使能经过一个时钟的延迟生成从fifo读出的IQ数据的使能信号；

(1.6)判断counter2是否等于3且counter1是否等于当前OFDM符号的最后一位数据的位置，如果是，则计数器counter3加1；否则，则计数器counter3保持当前值；(2)通过N路并行时频域数据转换通路进行FFT傅立叶数据变换；

(2.1)根据计算的N^μ值调用N^μ点的FFT，产生计数使能信号cnt_validi，在复位信号fft_rsti高电平时计数使能信号cnt_validi赋值0；在sync高电平时计数使能信号cnt_validi赋值1；

(2.2)将计数使能信号cnt_validi与sync进行或运算得到信号cnt_validi1，N^μ点的计数器在复位信号fft_rsti高电平时赋值0，在信号cnt_validi1有效时计数直至(N^μ-1)；

(2.3)将使能信号cei在复位信号fft_rsti高电平时赋值0，在IQi_valid信号有效时赋值1，直至N^μ点的计数器计至(N^μ-1)时cei赋值0；

(2.4)当N^μ点的计数器计到(N^μ-1)时，单次FFT结束标志tlasti赋值1，其他时刻tlasti赋值0，同时生成复位信号fft_rsti0；

(2.5)经过延时n个时钟生成fft_rsti0_n，将fft_rsti0_n和全局复位rst做或运算得到复位信号fft_rsti，将cnt_validi1与cei做与运算得到FFT变换后的IQ数据的使能信号fft_IQi_valid；

(3)进行数据搬移；

将输出的IQ数据按照从ROMi存储器中读取的地址存储至简单双端口RAM中，再按顺序从RAM中读出IQ数据；

(4)根据每路时频域数据转换通道的使能信号valid合并N路IQ数据，拆分IQ信号；

(5)读取5G信号的频域数据，调用5G信号分析的动态链接库，按照OFDM符号读取频域数据解析PBCH广播信道、PDCCH信道和PDSCH信道的解析。

本发明的具体实施方式中，该应用于矢量信号分析仪平台实现5G信号时频域数据转换处理的系统，其中包括：

信号数据排序提取功能模块，用于根据信号的使能信号给信号数据排序，对比信号数据的序号与OFDM符号的起始位置，提取OFDM符号数据；

傅立叶数据变换模块，用于通过N路并行时频域数据转换通路进行FFT傅立叶数据变换；

数据搬移模块，用于进行数据搬移；

信号拆分模块，用于根据每路时频域数据转换通道的使能信号valid合并N路IQ数据，拆分IQ信号；

信道解析模块，用于读取5G信号的频域数据，调用5G信号分析的动态链接库，按照OFDM符号读取频域数据解析PBCH广播信道、PDCCH信道和PDSCH信道的解析。

本发明的具体实施方式中，该应用于矢量信号分析仪平台实现5G信号时频域数据转换处理的装置，其中包括：

处理器，被配置成执行计算机可执行指令；

存储器，存储一个或多个计算机可执行指令，所述的计算机可执行指令被所述的处理器执行时，实现上述的应用于矢量信号分析仪平台实现5G信号时频域数据转换处理的方法的步骤。

本发明的具体实施方式中，该应用于矢量信号分析仪平台实现5G信号时频域数据转换处理的处理器，其被配置成执行计算机可执行指令，所述的计算机可执行指令被所述的处理器执行时，实现上述的应用于矢量信号分析仪平台实现5G信号时频域数据转换处理的方法的步骤。

本发明的具体实施方式中，该计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述的计算机程序可被处理器执行以实现上述的应用于矢量信号分析仪平台实现5G信号时频域数据转换处理的方法的各个步骤。

本发明的具体实施方式中，提出了软硬件结合的5G信号分析处理机制，在FPGA采用多路并行的时频域数据转换通路将5G实时信号的时域数据转换成频域数据，提高了矢量信号分析仪平台的分析处理速度。硬件部分是在FPGA采用多路并行的时频域数据转换通路，通过提取OFDM符号数据、FFT、数据搬移和合并多路IQ数据及拆分IQ模块实现5G实时信号从时域数据转换成频域数据。软件部分是上位机从DDR4存储器中读取5G信号的频域数据传给5G信号分析动态链接库，5G信号分析动态链接库对5G信号的频域数据按照OFDM符号进行PBCH，PDCCH和PDSCH信道的解析，进而计算相关的测量项。

本发明目的在于：利用软硬件结合的5G信号分析处理机制，在FPGA采用多路并行的时频域数据转换通路将5G实时信号的时域数据转换成频域数据，然后上位机从DDR4存储器中读取5G频域数据调用5G信号分析动态链接库来解析物理信道，提高了5G信号分析的处理速度，该方法包括：

步骤1、提取OFDM符号数据：

提取OFDM符号数据的基本方法是根据信号的使能信号给信号数据排序，然后将信号数据的序号与OFDM符号的起始位置对比来提取OFDM符号数据。此模块中利用了三个计数器，分别是计数器counter1，计数器counter2和计数器counter3。计数器counter1用来标识输入此模块的5G信号的数据序号，从0开始标号；计数器counter2是周期计数器，若采用N路并行的时频域数据转换通路，则counter2的周期为N，目的是将串行数据转换成N路并行数据，counter2的初始值为0；计数器counter3用来计数counter2的周期个数，counter3的初始值为0。具体步骤和流程框图如下所示：

步骤(1)，ROM存储OFDM符号的起始位置。矢量信号分析仪平台在同步触发trigger下采集数据，传到此模块的信号数据的第一个数据就是一帧5G信号的帧头。对于已经设计好的矢量信号分析仪平台，信号的数据采样率是固定的，然后根据数据采样率，信号的子载波间隔和频段就可以提前计算好当前数据采样率下所有配置的一帧5G信号中所有OFDM符号的起始位置。将当前数据采样率下M种配置的一帧5G信号所有OFDM符号的起始位置计算好后，转换成16进制表示的数分别存储到M个ROM只读存储器中供后续步骤中读取其中的OFDM符号位置信息。

一帧5G信号的帧头标号为0，包含常规循环前缀CP的帧结构的5G信号根据下式计算一帧中每个OFDM符号的起始位置：

N^μ＝2048κ·2^-μ

CP1_Num＝CP1_Num+1当i是7·2^μ的整数倍时

CP2_Num＝i+1-CP1_Num

其中CP1表示长CP，CP1_Num表示CP1个数，CP1_Num的初始值为0，

是CP1的长度；CP2表示短CP，CP2_Num是CP2的个数，CP2_Num的初始值为0，

是CP2的长度；N^μ表示每个OFDM符号的长度，也是做FFT变换的点数；i表示当前OFDM符号序号，i从0开始标号，i最大值的取值有139,279,479,559,1119和2239；μ表示子载波间隔SC，μ取值0，1，2，3，4分别表示子载波间隔15kHz，子载波间隔30kHz，子载波间隔60kHz，子载波间隔120kHz和子载波间隔240kHz；l是符号在每个子帧中的编号，从0开始；f_s是5G信号的数据采样率。

包含扩展循环前缀CP的帧结构的5G信号根据下式计算一帧中每个OFDM符号的起始位置：

CP_Num＝i+1

其中CP_Num表示循环前缀CP的个数，CP_Num的初始值为0，

表示CP的长度。

步骤(2)，判断信号的使能信号形式。由于工作时钟与数据采样率的关系，可能出现一个数据占用一个时钟或者一个数据占用若干个时钟。一个数据占用一个时钟，其使能信号在一帧数据长度范围内就会一直处于高电平；一个数据占用若干个时钟，其使能信号在一个数据长度内的第一个时钟处于高电平，其它时钟处于低电平。此模块决定了提取出来的OFDM符号数据是否需要经过先入先出fifo缓存使fifo输出的数据是其使能信号在一帧信号范围内一直处于高电平。通过判断信号的使能信号valid是否存在下降沿来判断信号的数据是否是一个数据占用一个时钟。具体实现框图如图2所示。

判断结果标志位valid_flag＝0时，表示信号数据是一个数据占用一个时钟，否则，表示信号数据是一个数据占用若干个时钟。标志位valid_flag的取值在信号有效的第一个时钟就能够知道，能够作用于整个模块的工作时间范围内。

步骤(3)，判断计数器counter1当前值与(从ROM中读取的当前值-1)是否相等，如果相等，则跳转到步骤(4)；如果不相等，则周期计数器counter2保持当前值。当步骤(2)中的valid_flag＝0时，counter1根据信号的使能信号valid高电平计数；当步骤(2)中的valid_flag＝1时，则counter1根据valid取反后的信号valid_neg的下降沿计数。从ROM中读取数据的地址rd_addr_rom由下式计算得到：

rd_addr_rom＝N·counter3+counter2

步骤(4)，提取I/Q数据，计数器counter2加1。I/Q数据来源于模数转换器ADC采集的实时数据，当步骤(3)判断为“是”时，开始提取I/Q数据，并将I/Q两路数据合并成一路数据，I放在高位，Q放在低位，根据counter1连续提取N^μ个数据，同时计算OFDM符号的使能信号，此使能信号在OFDM符号范围内保持高电平有效，其他时间保持低电平。提取的I/Q数据就是当前去掉CP后的OFDM符号的数据。提取的OFDM符号数据根据当前counter2的值分成N路并行的数据流。

步骤(5)，当步骤(2)中的valid_flag＝1时，提取出来的OFDM符号数据需要经过一个fifo将数据转换成一个数据占用一个时钟的数据形式，然后将fifo中读出的IQ数据传给步骤2；当步骤(2)中的valid_flag＝0时，提取出来的OFDM符号数据直接传给步骤2。通过fifo的data_count输出接口来计算fifo的读使能，然后将读使能经过一个时钟的延迟生成从fifo读出的IQ数据的使能信号。

步骤(6)，判断counter2是否等于3以及counter1是否等于当前OFDM符号的最后一位数据的位置，如果判断为“是”，则计数器counter3加1；如果判断为“否”，则计数器counter3保持当前值。

步骤3、FFT：

此发明采用N路并行时频域数据转换通路来实现数据的时频域转换，此模块就会调用N个FFT。根据步骤1中步骤(1)计算的N^μ值调用N^μ点的FFT。产生一个计数使能信号cnt_validi(i＝0,1,…,N-1)，在复位信号fft_rsti高电平时cnt_validi赋值0；在sync高电平时cnt_validi赋值1，其他时刻cnt_validi保持上一时刻cnt_validi的值。cnt_validi与sync做或运算得到cnt_validi1。N^μ点的计数器在fft_rsti高电平时赋值0，在cnt_validi1有效时计数，一直计到(N^μ-1)，然后一直保持(N^μ-1)直到下一次的复位信号fft_rsti高电平时赋值0。使能cei在fft_rsti高电平时赋值0，在IQi_valid信号有效时赋值1，一直保持到N^μ点的计数器计到(N^μ-1)，当N^μ点的计数器计到(N^μ-1)时，cei赋值0，然后cei值一直保持前一时刻的值到下一次复位fft_rsti信号高电平时赋值0。当N^μ点的计数器计到(N^μ-1)时，单次FFT结束标志tlasti赋值1，其他时刻tlasti赋值0，同时生成复位信号fft_rsti0，然后经过延时4个时钟生成fft_rsti0_4,延时5个时钟生成fft_rsti0_5,延时6个时钟生成fft_rsti0_6,延时7个时钟生成fft_rsti0_7，将fft_rsti0_4，fft_rsti0_5，fft_rsti0_6，fft_rsti0_7和全局复位rst做或运算得到fft_rsti。将cnt_validi1与cei做与运算得到FFT变换后的IQ数据的使能信号fft_IQi_valid。具体实现流程框图如图4所示。

clk，rst，sample和ce是FFT的输入接口。clk是系统的工作时钟；rst是复位信号，高电平有效；sample是输入FFT的IQ数据，要求I放在高位，Q放在低位；ce是FFT的使能信号，ce需要保持有效直到FFT输出最后一个FFT变换数据。输出接口有result和sync。result是FFT输出的FFT变换后的IQ数据，I位于高位，Q位于低位；sync是用来标识FFT变换后的IQ数据，sync高电平时，表示此时FFT开始输出FFT变换结果，即sync高电平对应FFT变换后IQ数据的第一个数据。

步骤4、数据搬移：

3GPP38.211协议指出5G下行信号的直流分量的位置由上层参数指定，本发明支持5G信号的直流分量位于中间位置。FFT变换后的第一个数据就是直流分量，而5G信号的直流分量位于带宽内的中间位置，因此需要将FFT变换后的前面一半数据整体搬移到后面，后面一半数据整体搬移到前面。将步骤3中输出的IQ数据按照从ROMi(i＝0,1,…,N-1)存储器中读取的地址存储到简单双端口RAM中，然后再按顺序从RAM中读出IQ数据。ROMi中存储的地址为

wr_addr是双端口RAM的写地址；we是双端口RAM的写使能；data是输入到双端口RAM的数据；rd_addr是从双端口RAM的读数据的读地址。tlasti经过一个时钟延时得到tlasti_1，经过两个时钟延时得到tlasti_2，经过三个时钟延时得到tlasti_3。产生一个读数据使能信号Rd_Data_validi和计数器Rd_Data_cnti。Rd_Data_validi在tlasti的下降沿赋值0，在tlasti_2的下降沿赋值1，在Rd_Data_cnti计数到(N^μ-1)时Rd_Data_validi赋值0，其他时刻Rd_Data_validi保持上一时刻的值。计数器Rd_Data_cnti在tlasti下降沿时赋值0，在Rd_Data_validi高电平有效时计数。

步骤5、合并N路IQ数据，拆分IQ：

根据每路时频域数据转换通道的使能信号valid将多路IQ数据合并成一路，并且将IQ信号的高位赋值给I，低位赋值给Q。具体实现框图如下图所示：

步骤6、软件实现部分：

上位机软件从DDR4中读取出5G信号的频域数据，调用5G信号分析的动态链接库，动态链接库按照OFDM符号读取频域数据解析PBCH广播信道、PDCCH信道和PDSCH信道的解析。

本实施例的具体实现方案可以参见上述实施例中的相关说明，此处不再赘述。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行装置执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

采用了本发明的应用于矢量信号分析仪平台实现5G信号时频域数据转换处理的方法、系统、装置、处理器及其计算机可读存储介质，利用软硬件结合的5G信号分析处理机制，在FPGA采用多路并行的时频域数据转换通路将5G实时信号的时域数据转换成频域数据，然后上位机从DDR4存储器中读取5G频域数据调用5G信号分析动态链接库来解析物理信道，提高了5G信号分析的处理速度。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (12)

1.一种应用于矢量信号分析仪平台实现5G信号时频域数据转换处理的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

(1)根据信号的使能信号给信号数据排序，对比信号数据的序号与OFDM符号的起始位置，提取OFDM符号数据；

(2)通过N路并行时频域数据转换通路进行FFT傅立叶数据变换；

(3)进行数据搬移；

(4)根据每路时频域数据转换通道的使能信号valid合并N路IQ数据，拆分IQ信号；

(5)读取5G信号的频域数据，调用5G信号分析的动态链接库，按照OFDM符号读取频域数据解析PBCH广播信道、PDCCH信道和PDSCH信道的解析。

2.根据权利要求1所述的应用于矢量信号分析仪平台实现5G信号时频域数据转换处理的方法，其特征在于，所述的步骤(1)具体包括以下步骤：

(1.1)计算并存储OFDM符号的起始位置；

(1.2)判断信号的使能信号形式，判断结果标志位valid_flag是否为0，如果是，则信号数据为一个数据占用一个时钟；否则，信号数据为一个数据占用若干个时钟；

(1.3)判断计数器counter1当前值与ROM读取的当前值减1是否相等，如果相等，则继续步骤(1.4)；否则，计数器counter2保持当前值；

(1.4)提取I/Q数据，计算OFDM符号的使能信号；

(1.5)提取fifo中读出的IQ数据或OFDM符号数据；

(1.6)判断counter2是否等于3且counter1是否等于当前OFDM符号的最后一位数据的位置，如果是，则计数器counter3加1；否则，则计数器counter3保持当前值。

3.根据权利要求2所述的应用于矢量信号分析仪平台实现5G信号时频域数据转换处理的方法，其特征在于，所述的步骤(1.1)具体包括以下步骤：

(1.1.1)根据数据采样率、信号的子载波间隔和频段计算当前数据采样率下所有配置的一帧5G信号中所有OFDM符号的起始位置；

(1.1.2)转换成16进制表示的数分别存储到M个ROM只读存储器中。

4.根据权利要求2所述的应用于矢量信号分析仪平台实现5G信号时频域数据转换处理的方法，其特征在于，所述的步骤(1.3)还包括以下步骤：

(1.3.1)判断结果标志位valid_flag是否为0，如果是，则计数器counter1根据信号的使能信号valid高电平计数；否则，计数器counter1根据valid取反后的信号valid_neg的下降沿计数。

5.根据权利要求2所述的应用于矢量信号分析仪平台实现5G信号时频域数据转换处理的方法，其特征在于，所述的步骤(1.4)具体包括以下步骤：

(1.4.1)提取I/Q数据，将I/Q两路数据合并成一路数据；

(1.4.2)根据counter1连续提取N^μ个数据，计算OFDM符号的使能信号。

6.根据权利要求2所述的应用于矢量信号分析仪平台实现5G信号时频域数据转换处理的方法，其特征在于，所述的步骤(1.5)具体包括以下步骤：

(1.5.1)判断结果标志位valid_flag是否为1，如果是，则将提取出来的OFDM符号数据经过一个fifo转换成一个数据占用一个时钟的数据形式，并提取将fifo中读出的IQ数据；否则，提取出来OFDM符号数据；

(1.5.2)通过fifo的data_count输出接口计算fifo的读使能，将读使能经过一个时钟的延迟生成从fifo读出的IQ数据的使能信号。

7.根据权利要求1所述的应用于矢量信号分析仪平台实现5G信号时频域数据转换处理的方法，其特征在于，所述的步骤(2)具体包括以下步骤：

(2.1)根据计算的N^μ值调用N^μ点的FFT，产生计数使能信号cnt_validi，在复位信号fft_rsti高电平时计数使能信号cnt_validi赋值0；在sync高电平时计数使能信号cnt_validi赋值1；

(2.2)将计数使能信号cnt_validi与sync进行或运算得到信号cnt_validi1，N^μ点的计数器在复位信号fft_rsti高电平时赋值0，在信号cnt_validil有效时计数直至(N^μ-1)；

(2.3)将使能信号cei在复位信号fft_rsti高电平时赋值0，在IQi_valid信号有效时赋值1，直至N^μ点的计数器计至(N^μ-1)时cei赋值0；

(2.4)当N^μ点的计数器计到(N^μ-1)时，单次FFT结束标志tlasti赋值1，其他时刻tlasti赋值0，同时生成复位信号fft_rsti0；

(2.5)经过延时n个时钟生成fft_rsti0_n，将fft_rsti0_n和全局复位rst做或运算得到复位信号fft_rsti，将cnt_validil与cei做与运算得到FFT变换后的IQ数据的使能信号fft_IQi_valid。

8.根据权利要求1所述的应用于矢量信号分析仪平台实现5G信号时频域数据转换处理的方法，其特征在于，所述的步骤(3)具体为：

将输出的IQ数据按照从ROMi存储器中读取的地址存储至简单双端口RAM中，再按顺序从RAM中读出IQ数据。

9.一种应用于矢量信号分析仪平台实现5G信号时频域数据转换处理的系统，其特征在于，所述的系统包括：

信号数据排序提取功能模块，用于根据信号的使能信号给信号数据排序，对比信号数据的序号与OFDM符号的起始位置，提取OFDM符号数据；

傅立叶数据变换模块，用于通过N路并行时频域数据转换通路进行FFT傅立叶数据变换；

数据搬移模块，用于进行数据搬移；

信号拆分模块，用于根据每路时频域数据转换通道的使能信号valid合并N路IQ数据，拆分IQ信号；

信道解析模块，用于读取5G信号的频域数据，调用5G信号分析的动态链接库，按照OFDM符号读取频域数据解析PBCH广播信道、PDCCH信道和PDSCH信道的解析。

10.一种应用于矢量信号分析仪平台实现5G信号时频域数据转换处理的装置，其特征在于，所述的装置包括：

处理器，被配置成执行计算机可执行指令；

存储器，存储一个或多个计算机可执行指令，所述的计算机可执行指令被所述的处理器执行时，实现权利要求1至8中任一项所述的应用于矢量信号分析仪平台实现5G信号时频域数据转换处理的方法的步骤。

11.一种应用于矢量信号分析仪平台实现5G信号时频域数据转换处理的处理器，其特征在于，所述的处理器被配置成执行计算机可执行指令，所述的计算机可执行指令被所述的处理器执行时，实现权利要求1至8中任一项所述的应用于矢量信号分析仪平台实现5G信号时频域数据转换处理的方法的步骤。

12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述的计算机程序可被处理器执行以实现权利要求1至8中任一项所述的应用于矢量信号分析仪平台实现5G信号时频域数据转换处理的方法的各个步骤。

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