CN114915531B - 开放式无线电接入网变频方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种开放式无线电接入网变频方法及装置，用以解决信号传输质量较低的技术问题。其中，一种开放式无线电接入网变频方案，包括以下步骤：获取OFDM信号；对所述OFDM信号进行相位补偿，得到频域信号；对所述频域信号进行逆快速傅里叶变换，得到时域信号；对所述时域信号加入循环前缀，并分别输入至两个半带滤波器，得到同相正交信号；将所述同相正交信号进行削峰处理，得到发射信号。通过半带滤波器进行插值处理，能够降低滤波器处理的时间和资源的开销；通过对两个滤波器处理后的数据进行相关运算，能够提高同相正交信号转换精度，从而提高信号传输质量。

Description

开放式无线电接入网变频方法及装置

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种开放式无线电接入网变频方法及装置。

背景技术

开放式无线电接入网(O-RAN)是一个基于RAN元素的互操作性和标准化的概念。开放式无线电接入网基于O-RAN联盟提出的O-RAN协议，实现了将应用软件与专用设备分离、剥离，能使无线电接入网部署成本更低、功能扩展更灵活，并通过开源软件和统一的硬件参考架构使能无线产业生态更具活力，激发更多创新。

在实现现有技术的过程中，发明人发现：

现有的开放式无线电接入网在信号传输过程中，存在信号传输质量较低的技术问题。

因此，需要提供一种新的开放式无线电接入网变频方案，用以解决信号传输质量较低的技术问题。

发明内容

本申请实施例提供一种新的开放式无线电接入网变频方案，用以解决信号传输质量较低的技术问题。

具体的，一种开放式无线电接入网变频方法，包括以下步骤：

一种开放式无线电接入网变频方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取OFDM信号；

对所述OFDM信号进行相位补偿，得到频域信号；

对所述频域信号进行逆快速傅里叶变换，得到时域信号；

对所述时域信号加入循环前缀，并分别输入至两个半带滤波器，得到同相正交信号；

将所述同相正交信号进行削峰处理，得到发射信号。

进一步的，所述同相正交信号的计算公式表示为：

IQ＝Filter₁*X+Filter₂*(1-X)；

式中，IQ表示同相正交信号，Filter₁表示第一半带滤波器的输出数据，Filter₂表示表示第二半带滤波器的输出数据，X的取值为第一半带滤波器的预设带宽值除以第二半带滤波器的预设带宽值。

进一步的，所述两个半带滤波器中第一半带滤波器的预设带宽值为50M，第二半带滤波器的预设带宽值为52M。

本申请实施例还提供一种开放式无线电接入网变频装置。

具体的，一种开放式无线电接入网变频装置，包括：

获取模块，用于获取OFDM信号；

转换模块，用于对所述OFDM信号进行相位补偿，得到频域信号；还用于对所述频域信号进行逆快速傅里叶变换，得到时域信号；

滤波模块，用于对所述时域信号加入循环前缀，并分别输入至两个半带滤波器，得到同相正交信号；

削峰模块，用于将所述同相正交信号进行削峰处理，得到发射信号。

进一步的，所述同相正交信号的计算公式表示为：

IQ＝Filter₁*X+Filter₂*(1-X)；

式中，IQ表示同相正交信号，Filter₁表示第一半带滤波器的输出数据，Filter₂表示表示第二半带滤波器的输出数据，X的取值为第一半带滤波器的预设带宽值除以第二半带滤波器的预设带宽值。

进一步的，所述两个半带滤波器中第一半带滤波器的预设带宽值为50M，第二半带滤波器的预设带宽值为52M。

本申请实施例提供的技术方案，至少具有如下有益效果：

通过半带滤波器进行插值处理，能够降低滤波器处理的时间和资源的开销；通过对两个滤波器处理后的数据进行相关运算，能够提高同相正交信号转换精度，从而提高信号传输质量。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的一种开放式无线电接入网变频方法的流程框图。

图2为本申请实施例提供的一种开放式无线电接入网变频装置的结构示意图。

100 开放式无线电接入网变频装置

11 获取模块

12 转换模块

13 滤波模块

14 削峰模块

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参照图1，本申请提供一种开放式无线电接入网变频方法，包括以下步骤：

S110：获取OFDM信号。

可以理解的是，本申请的开放式无线电接入网采用OFDM(Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing，正交频分复用技术)进行宽带无线通信。所述OFDM信号是一种调制信号，表征为OFDM符号，所述OFDM符号承载数据。换句话说，步骤S110获取OFDM信号，实质是获取OFDM符号。

S120：对所述OFDM信号进行相位补偿，得到频域信号。

可以理解的是，所述相位补偿是5G NR中新引入的概念，用于解决发射端的中心频点与接收端的中心频点不一致而带来的相位旋转的问题。对所述OFDM信号进行相位补偿，实质是补偿OFDM符号间的相位因子，从而得到频域信号。

S130：对所述频域信号进行逆快速傅里叶变换，得到时域信号。

可以理解的是，所述逆快速傅里叶变换(Inverse Fast Fourier Transform，IFFT)用于将频域信号转换为时域信号。所述逆快速傅里叶变换的计算原理是将频域信号进行取共轭复数，然后再进行快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)运算，这样便可以将频域信号转换为时域信号。

需要指出的是，现有技术中逆快速傅里叶变换常用8192点数基4的FFT算法。考虑到现有技术中的参考时钟频率为312.5MHz，单个OFDM符号的周期是35.2us。如果采用8192点数基4的FFT算法来处理，则处理周期表现为8192*2*clk，处理时长将超过35.2us，从而满足不了转换时长的要求。为解决无法满足时域要求的技术问题，本申请所述逆快速傅里叶变换采用4096点数FFT算法。

S140：对所述时域信号加入循环前缀，并分别输入至两个半带滤波器，得到同相正交信号。

可以理解的是，由于无线信道的多径效应使得OFDM符号间容易产生符号间干扰(Symbol Interference，ISI)，还可能使得不同子载波到达接收端后，不能再保持绝对的正交性，从而产生信道干扰(Carrier Interference，ICI)。

为了消除符号间干扰，本申请对所述时域信号加入循环前缀(Cyclic Prefix,CP)，即将每个OFDM符号的尾部一段复制到符号之前增加了冗余符号信息，在符号间充当保护间隔，有利于克服符号间干扰和信道干扰。

之后将加入循环前缀的时域信号分别输入至两个半带滤波器。

可以理解的是，虽然本申请所述逆快速傅里叶变换采用4096点数FFT算法满足时间上的转换要求，但采用4096点数FFT算法的转换质量略逊于采用8192点数的FFT算法的转换质量。因此，为提高转换质量，本申请采用两个滤波器进行插值和滤波。进一步的，所述半带滤波器用于对所述加入循环前缀的时域信号进行插值和滤波。具体的，半带滤波器是一种特殊的FIR(Finite Impulse Response)滤波器，其阶数为偶数，长度为奇数。其中，滤波器系数除了中间值为0.5外，其余偶数序号的系数都为0，因此节省了滤波时的乘法和加法运算，进而降低滤波器处理的时间和资源的开销。

进一步的，在本申请提供的一种具体实施方式中，所述同相正交信号(in-phasequadrature，IQ)的计算公式表示为：

IQ＝Filter₁*X+Filter₂*(1-X)；

式中，IQ表示同相正交信号，Filter₁表示第一半带滤波器的输出数据，Filter₂表示表示第二半带滤波器的输出数据，X的取值为第一半带滤波器的预设带宽值除以第二半带滤波器的预设带宽值。

经发明人实验，在本申请提供的一种优选实施方式中，所述两个半带滤波器中第一半带滤波器的预设带宽值为50M，第二半带滤波器的预设带宽值为52M，能够提高同相正交信号转换精度，从而提高信号传输质量，以满足对100M的带宽进行DAC输入的信号带宽要求。其中，第二半带滤波器的预设带宽值大于第一半带滤波器的预设带宽值，可以理解为第二半带滤波器相较于第一半带滤波器设置有冗余带宽。

S150：将所述同相正交信号进行削峰处理，得到发射信号。

所述将所述同相正交信号进行削峰处理，可以理解为将所述同相正交信号采用峰值削减算法(Peak Cancellation Crest Factor Reduction，PC-CFR)，对于超出设定门限值的信号，直接在数字域上进行处理和消除，从而降低最高峰值与平均幅度之间的差距，进而使得发射信号尽可能地工作在功率放大器接近非线性的区域，以提高信号传输过程的传输效率。

请参照图2，为支持开放式无线电接入网变频方法，本申请还提供一种开放式无线电接入网变频装置100，包括：

获取模块11，用于获取OFDM信号；

转换模块12，用于对所述OFDM信号进行相位补偿，得到频域信号；还用于对所述频域信号进行逆快速傅里叶变换，得到时域信号；

滤波模块13，用于对所述时域信号加入循环前缀，并分别输入至两个半带滤波器，得到同相正交信号；

削峰模块14，用于将所述同相正交信号进行削峰处理，得到发射信号。

可以理解的是，本申请的开放式无线电接入网采用OFDM(Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing，正交频分复用技术)进行宽带无线通信。所述OFDM信号是一种调制信号，表征为OFDM符号，所述OFDM符号承载数据。换句话说，所述获取模块11获取OFDM信号，实质是获取模块11获取OFDM符号。

所述转换模块12对所述OFDM信号进行相位补偿，得到频域信号。所述相位补偿是5G NR中新引入的概念，用于解决发射端的中心频点与接收端的中心频点不一致而带来的相位旋转的问题。所述转换模块12对所述OFDM信号进行相位补偿，实质是补偿OFDM符号间的相位因子，从而得到频域信号。

所述转换模块12还对所述频域信号进行逆快速傅里叶变换，得到时域信号。可以理解的是，所述逆快速傅里叶变换(Inverse Fast Fourier Transform，IFFT)用于将频域信号转换为时域信号。所述逆快速傅里叶变换的计算原理是将频域信号进行取共轭复数，然后再进行快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)运算，这样便可以将频域信号转换为时域信号。

需要指出的是，现有技术中逆快速傅里叶变换常用8192点数基4的FFT算法。考虑到现有技术中的参考时钟频率为312.5MHz，单个OFDM符号的周期是35.2us。如果采用8192点数基4的FFT算法来处理，则处理周期表现为8192*2*clk，处理时长将超过35.2us，从而满足不了转换时长的要求。为解决无法满足时域要求的技术问题，本申请所述逆快速傅里叶变换采用4096点数FFT算法。

所述滤波模块13对所述时域信号加入循环前缀，并分别输入至两个半带滤波器，得到同相正交信号。

可以理解的是，由于无线信道的多径效应使得OFDM符号间容易产生符号间干扰(Symbol Interference，ISI)，还可能使得不同子载波到达接收端后，不能再保持绝对的正交性，从而产生信道干扰(Carrier Interference，ICI)。

为了消除符号间干扰，所述滤波模块13对所述时域信号加入循环前缀(CyclicPrefix,CP)，即将每个OFDM符号的尾部一段复制到符号之前增加了冗余符号信息，在符号间充当保护间隔，有利于克服符号间干扰和信道干扰。

之后所述滤波模块13将加入循环前缀的时域信号分别输入至两个半带滤波器。

可以理解的是，虽然本申请所述逆快速傅里叶变换采用4096点数FFT算法满足时间上的转换要求，但采用4096点数FFT算法的转换质量略逊于采用8192点数的FFT算法的转换质量。因此，为提高转换质量，本申请采用两个滤波器进行插值和滤波。进一步的，所述半带滤波器用于对所述加入循环前缀的时域信号进行插值和滤波。具体的，半带滤波器是一种特殊的FIR(Finite Impulse Response)滤波器，其阶数为偶数，长度为奇数。其中，滤波器系数除了中间值为0.5外，其余偶数序号的系数都为0，因此节省了滤波时的乘法和加法运算，进而降低滤波器处理的时间和资源的开销。

进一步的，在本申请提供的一种具体实施方式中，所述同相正交信号(in-phasequadrature，IQ)的计算公式表示为：

IQ＝Filter₁*X+Filter₂*(1-X)；

式中，IQ表示同相正交信号，Filter₁表示第一半带滤波器的输出数据，Filter₂表示表示第二半带滤波器的输出数据，X的取值为第一半带滤波器的预设带宽值除以第二半带滤波器的预设带宽值。

经发明人实验，在本申请提供的一种优选实施方式中，所述两个半带滤波器中第一半带滤波器的预设带宽值为50M，第二半带滤波器的预设带宽值为52M，能够提高同相正交信号转换精度，从而提高信号传输质量，以满足对100M的带宽进行DAC输入的信号带宽要求。其中，第二半带滤波器的预设带宽值大于第一半带滤波器的预设带宽值，可以理解为第二半带滤波器相较于第一半带滤波器设置有冗余带宽。

所述削峰模块14将所述同相正交信号进行削峰处理，可以理解为将所述同相正交信号采用峰值削减算法(Peak Cancellation Crest Factor Reduction，PC-CFR)，对于超出设定门限值的信号，直接在数字域上进行处理和消除，从而降低最高峰值与平均幅度之间的差距，进而使得发射信号尽可能地工作在功率放大器接近非线性的区域，以提高信号传输过程的传输效率。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，有语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (2)

1.一种开放式无线电接入网变频方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取OFDM信号；

对所述OFDM信号进行相位补偿，得到频域信号；

对所述频域信号进行逆快速傅里叶变换，得到时域信号；

对所述时域信号加入循环前缀，并分别输入至两个半带滤波器，得到同相正交信号；

将所述同相正交信号进行削峰处理，得到发射信号；

所述同相正交信号的计算公式表示为：

IQ＝Filter1*X+Filter2*(1-X)；

式中，IQ表示同相正交信号，Filter1表示第一半带滤波器的输出数据，Filter2表示第二半带滤波器的输出数据，X的取值为第一半带滤波器的预设带宽值除以第二半带滤波器的预设带宽值；

所述两个半带滤波器中第一半带滤波器的预设带宽值为50M，第二半带滤波器的预设带宽值为52M，以满足对100M的带宽进行DAC输入的信号带宽要求；

其中，第二半带滤波器相较于第一半带滤波器设置有冗余带宽。

2.一种开放式无线电接入网变频装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取OFDM信号；

转换模块，用于对所述OFDM信号进行相位补偿，得到频域信号；还用于对所述频域信号进行逆快速傅里叶变换，得到时域信号；

滤波模块，用于对所述时域信号加入循环前缀，并分别输入至两个半带滤波器，得到同相正交信号；

削峰模块，用于将所述同相正交信号进行削峰处理，得到发射信号；

所述同相正交信号的计算公式表示为：

IQ＝Filter1*X+Filter2*(1-X)；

式中，IQ表示同相正交信号，Filter1表示第一半带滤波器的输出数据，Filter2表示第二半带滤波器的输出数据，X的取值为第一半带滤波器的预设带宽值除以第二半带滤波器的预设带宽值；

所述两个半带滤波器中第一半带滤波器的预设带宽值为50M，第二半带滤波器的预设带宽值为52M，以满足对100M的带宽进行DAC输入的信号带宽要求；

其中，第二半带滤波器相较于第一半带滤波器设置有冗余带宽。