CN115174331A - 一种5g信号的传输方法及传输系统 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种5G信号的传输方法及传输系统，传输方法包括以下步骤：S01、发射端在5G信号发射间隙在时域上插入同步调制信号，所述同步调制信号包括定时同步部分、参考信息部分和用户数据部分；S02、接收端接收所述5G信号，并根据所述定时同步部分与所述发射端进行定时同步，根据所述参考信息部分进行频域信道估计和NR数据时域均衡，根据所述参考信息部分和用户数据部分对用户数据进行频域均衡。传输系统用于执行上述传输方法。本公开可实现发射端与接收端的精准时频域同步，可有效解决5G信号频率选择性衰落的问题，同时可实现精准的信道估计，有利于5G信号在双绞线介质的传输应用。
Description
技术领域
本公开涉及通信信号传输技术领域，具体涉及一种5G信号的传输方法及传输系统。
背景技术
5G NR是基于OFDM的全新空口设计的全球性5G标准，具有超低时延、高可靠性的优点。
在5G信号的室内分布解决方案中，目前通常使用光纤、同轴线作为信号分布的传输介质，该类介质具有良好的频率特性，能保证5G信号的无失真传输。但在某些应用场景中，基于屏蔽双绞线的5类线、6类线是更低成本，也更便于施工的传输介质，但将该类介质应用于5G信号的传输过程中时，由于该类介质的截止频率较低，传输频率超过400MHz以上的信号时将会有比较大的衰减，因此传输系统通常会将5G信号的射频频率变换到250MHz左右的中频频率进行传输，但采用此方式仍然存在着以下的缺陷：
其一，双绞线这类介质在中频频率依然存在频率特性不好、频率选择性衰落明显、传输特性受接触条件、传输距离等因素影响大等缺陷，不做处理很难承载200MHz带宽的5G信号，双绞线对于中频频率的5G信号的传输效果仍不理想；
其二，由于5G信号采用TDD时分双工方式处理，其传输过程需要严格的时隙同步来进行上下行切换，在其他类似GSM、LTE系统中采用功率检测定时方法来获取上下行子帧同步，这种方式应用于5G信号传输时很大可能出现因功率开关导致切换边沿的信号符号质量下降甚至信号损失的现象；
其三，由于对5G信号进行变频处理，因此发射端在发射5G信号时，还需要将参考信号传输至接收端，由于需要传输参考信号，导致需要额外的滤波和电平控制电路，增加了电路成本，同时还需要仔细规避馈电部分低频杂散对参考信号质量的影响；
其四，发射端与接收端之间的通信需要选择一个不干扰主信号的信道，但由于受谐波杂散等影响，往往很难选择合适的信道，
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本公开目的之一在于提供一种5G信号的传输方法，目的之二在于提供一种5G信号的传输系统。本公开可实现发射端与接收端的精准时频域同步，可有效解决5G信号频率选择性衰落的问题，同时可实现精准的信道估计，有利于5G信号在双绞线介质的传输应用。
本公开所述的一种5G信号的传输方法，包括以下步骤：
S01、发射端在5G信号发射间隙在时域上插入同步调制信号，所述同步调制信号包括定时同步部分、参考信息部分和用户数据部分；
S02、接收端接收所述5G信号，并根据所述定时同步部分与所述发射端进行定时同步，根据所述参考信息部分进行频域信道估计和NR数据时域均衡，根据所述参考信息部分和用户数据部分对用户数据进行频域均衡。
优选地，所述定时同步部分为PSS定时同步符号；所述参考信息部分为DMRS参考符号；所述用户数据部分为DATA符号。
优选地，所述PSS定时同步符号采用ZC序列，占用带宽为99.84MHz；所述DMRS参考符号采用PN序列，占用带宽为99.84MHz；所述DATA符号采用QPSK调制方式调制生成，且所述DATA符号的尾部添加有校验码。
优选地，所述步骤S02中，根据所述定时同步部分与发射端进行定时同步具体为：
其中，x(k)表示接收端的本地时域信号，r(n)表示接收的时域信号；
判断所得cor(n)是否大于预设的门限thr，如是则判断接收端中当前的n点为所述PSS定时同步符号的起始点，完成发射端与接收端的定时同步。
优选地，所述门限thr为0.5。
优选地，所述步骤S02中，根据所述参考信息部分进行频域信道估计具体为：
H(k)＝r(k)×z*(k)；
其中，z(k)表示接收端的DMRS本地信号，k＝1,2,3,...103；r(k)表示接收的所述DMRS参考符号对应位置的频域信号；H(k)表示信道估计结果。
优选地，所述步骤S02中，根据所述参考信息部分进行NR数据时域均衡具体为：
对所得信道估计结果H(k)取倒数：
对所得H′(k)进行快速傅里叶逆变换，获得时域信道估计CIR值h(n)：
根据系统最大可能的多径时延，截取系统的CIR值h′(n)：
根据所截取的CIR值h′(n)，通过卷积实现时域均衡：
其中，r(n)表示接收的时域信号。
优选地，所述步骤S02中，根据所述参考信息部分和用户数据部分对用户数据进行频域均衡具体为：
对接收的用户数据进行频域迫零均衡：
rEQ(k)＝r′(k)/H(k)；
其中，rEQ(k)表示频域迫零均衡结果，r′(k)表示接收的DATA符号对应位置的频域信号。
本公开的一种5G信号的传输系统，包括：
发射端，所述发射端用于在5G信号发射间隙在时域上插入同步调制信号，所述同步调制信号包括定时同步部分、参考信息部分和用户数据部分；
接收端，所述接收端用于接收所述5G信号，并根据所述定时同步部分与所述发射端进行定时同步，根据所述参考信息部分进行频域信道估计和NR数据时域均衡，根据所述参考信息部分和用户数据部分对用户数据进行频域均衡。
优选地，所述发射端与所述接收端通过双绞线信号连接。
本公开所述的一种5G信号的传输方法及传输系统，其优点在于：
本公开通过在5G信号发射间隙在时域上插入一个自定义的同步调制信号，通过该同步调制信号中的定时同步部分可获取系统子帧的定时同步，自适应匹配通信系统的子帧时隙配比，实现发射端与接收端的精准定时同步，从而大大提升了系统定时同步的精度，最大程度上避免传统的采用功率检测定时方法的开关信号延时而引起的信号损失，且能节省额外电路，使信号信噪比得到明显提升，经过实际验证，误差矢量幅度优化可超过1％，峰值吞吐速率提高超过5％，可显著提高信号传输质量。
通过该同步调制信号中的参考信息部分可以实现精准的信道估计，进而可快速寻找出与主信号互不干扰的信道，有效提高通讯速率和系统监控效率。
通过该同步调制信号中的参考信息部分和用户数据部分对用户数据进行频域均衡，可提高接收端信号的质量，同时引入本地频率，避免了传统方法中引入的随路参考，而是通过本地晶体校准获得系统频率同步，能有效降低系统对参考时钟的幅度和纯净度的依赖性，从而有效提高系统的健壮性和可靠性，解决了频偏的问题；另一方面，通过频域导域的解调可以均衡补偿链路信道引起的频率选择性衰落，经过实际验证最高可补偿超过10dB，可有效提高发射信号的信噪比，解决中频频率的5G信号在双绞线传输时的频率衰减问题，提高信号质量。同时还可简化系统电路结构，降低电路成本。
本公开的通讯用户数据通过用户数据部分随路传输，无需设置FSK调制调节器电路，降低了系统的电路规模和信号处理难度，同时系统通讯速率能有效提升10倍以上。
本公开可实现发射端与接收端的精准时频域同步，可有效解决5G信号频率选择性衰落的问题，同时可实现精准的信道估计，有利于5G信号在双绞线介质的传输应用。
附图说明
图1是本公开所述一种5G信号的传输方法的步骤流程图；
图2是本公开的发射信号的基本格式示意图。
具体实施方式
如图1、图2所示，本公开所述的一种5G信号的传输方法，包括以下步骤：
S01、发射端在5G信号发射间隙在时域上插入同步调制信号，所述同步调制信号包括定时同步部分、参考信息部分和用户数据部分；具体的，如图2所示的，在S子帧的X符号插入同步调制信号，该同步调制信号主要包括三个部分，分别是定时同步部分，其主要用于接收端与发射端之间的定时同步，参考信息部分主要用于信道估计和时频域均衡，用户数据部分主要为发射端与接收端之间的交互控制数据以及用于提供发射端与接收端通讯的数据承载通道。
S02、接收端接收所述5G信号，并根据所述定时同步部分与所述发射端进行定时同步，根据所述参考信息部分进行频域信道估计和NR数据时域均衡，根据所述参考信息部分和用户数据部分对用户数据进行频域均衡。
具体的，定时同步部分为PSS定时同步符号；参考信息部分为DMRS参考符号；用户数据部分为DATA符号。
更进一步的，为了提高PSS定时同步符号的可靠性，考虑采用低PAPR的序列作为PSS符号，本实施例中的PSS定时同步符号频域采用104点的ZC序列组成，实际占用带宽为99.84MHz。
为了降低计算复杂度，DMRS参考符号采用PN序列，并且频域上占用104个子载波，实际占用带宽为99.84MHz，比NR信号的98.28MHz略大，保证信道估计结果在整个频域的精度。
为了保证数据传输的可靠性，DATA符号采用QPSK(正交相移键控，QuadraturePhase Shift Keying，QPSK)调制方式调制生成，尾部添加校验码，具体的，为CRC16校验码，用于进行数据纠错和校验，以确保数据传输的可靠性。
接收端接收5G信号及其发射间隙的同步调制信号，通过预设的特定接收算法对同步调制信号进行运算，具体如下：
PSS定时同步：
步骤S02中，接收端根据定时同步部分与发射端进行定时同步具体为：
其中，x(k)表示接收端的本地时域信号，即PSS的本地信号；r(n)表示接收的时域信号；cor(n)表示本地时域信号与接收的时域信号的相关；
判断所得cor(n)是否大于预设的门限thr，如是则判断接收端中当前的n点为所述PSS定时同步符号的起始点，完成发射端与接收端的定时同步。在具体的实施例中，门限thr为0.5。
信道估计：
所述步骤S02中，根据所述参考信息部分进行频域信道估计采用最小二乘法(LS)估计方法，具体为：
H(k)＝r(k)×z*(k)；
其中，z(k)表示接收端的DMRS本地信号，k＝1,2,3,...103；r(k)表示接收的所述DMRS参考符号对应位置的频域信号；H(k)表示信道估计结果；
由于双绞线为有线的传输模型，对应的信噪比非常高，LS信道估计结果可以认为是理想的信道估计，从而实现精准的信道估计。
频域均衡：
所述步骤S02中，根据所述参考信息部分和用户数据部分对用户数据进行频域均衡具体为：
对接收的用户数据进行频域迫零均衡：
rEQ(k)＝r′(k)/H(k)；
其中，rEQ(k)表示频域迫零均衡结果，r′(k)表示接收的DATA符号对应位置的频域信号。
由于双绞线为有线的传输模型，对应的信噪比非常高，迫零均衡结果为理想的均衡结果，无需通过最小均方误差法二次均衡。
此外，根据DATA符号的调制方式进行软判决、解交织和译码等比特级处理即可在接收端获得用户的传递信息。
NR数据时域均衡：
所述步骤S02中，根据所述参考信息部分进行NR数据时域均衡具体为：
对所得信道估计结果H(k)取倒数：
对所得H′(k)进行快速傅里叶逆变换，获得128点的时域信道估计CIR值h(n)：
根据系统最大可能的多径时延(暂定为16)，截取系统的CIR值h′(n)：
根据所截取的CIR值h′(n)，通过卷积实现时域均衡：
其中，r(n)表示接收的时域信号，通过上述过程对接收的NR数据进行时域均衡。
本公开通过在5G信号发射间隙在时域上插入一个自定义的同步调制信号，通过该同步调制信号中的定时同步部分可获取系统子帧的定时同步，自适应匹配通信系统的子帧时隙配比，实现发射端与接收端的精准定时同步，从而大大提升了系统定时同步的精度，最大程度上避免传统的采用功率检测定时方法的开关信号延时而引起的信号损失，且能节省额外电路，使信号信噪比得到明显提升，经过实际验证，误差矢量幅度优化可超过1％，峰值吞吐速率提高超过5％，可显著提高信号传输质量。
通过该同步调制信号中的参考信息部分可以实现精准的信道估计，进而可快速寻找出与主信号互不干扰的信道，有效提高通讯速率和系统监控效率。
通过该同步调制信号中的参考信息部分和用户数据部分对用户数据进行频域均衡，可提高接收端信号的质量，同时引入本地频率，避免了传统方法中引入的随路参考，而是通过本地晶体校准获得系统频率同步，能有效降低系统对参考时钟的幅度和纯净度的依赖性，从而有效提高系统的健壮性和可靠性，解决了频偏的问题；另一方面，通过频域导域的解调可以均衡补偿链路信道引起的频率选择性衰落，经过实际验证最高可补偿超过10dB，可有效提高发射信号的信噪比，解决中频频率的5G信号在双绞线传输时的频率衰减问题，提高信号质量。同时还可简化系统电路结构，降低电路成本。
本公开的通讯用户数据通过用户数据部分随路传输，无需设置FSK调制调节器电路，降低了系统的电路规模和信号处理难度，同时系统通讯速率能有效提升10倍以上。
本公开可实现发射端与接收端的精准时频域同步，可有效解决5G信号频率选择性衰落的问题，同时可实现精准的信道估计，有利于5G信号在双绞线介质的传输应用。
本实施例还提供了一种5G信号的传输系统，包括：
发射端，所述发射端用于在5G信号发射间隙在时域上插入同步调制信号，所述同步调制信号包括定时同步部分、参考信息部分和用户数据部分；发射端可以是rhub(射频拉远单元集线器，remoteradiounithub，rhub)。
接收端，所述接收端用于接收所述5G信号，并根据所述定时同步部分与所述发射端进行定时同步，根据所述参考信息部分进行频域信道估计和NR数据时域均衡，根据所述参考信息部分和用户数据部分对用户数据进行频域均衡，接收端可以是RU设备(射频单元)。
本实施例的5G信号的传输系统与上述的方法实施例基于相同的发明构思，可参照上文关于完成方法实施例的描述进行理解，在此不再赘述。
本公开可实现发射端与接收端的精准时频域同步，可有效解决5G信号频率选择性衰落的问题，同时可实现精准的信道估计，有利于5G信号在双绞线介质的传输应用。
进一步的，本实施例中，发射端与接收端通过双绞线信号连接，本实施例的传输系统由于采用了同步调制信号，克服了5G NR在双绞线传输中存在的缺陷，因而发射端与接收端之间可采用双绞线连接，应用于5G信号的室内分布解决方案中，具有成本低、便于施工的优点。
在本公开的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开保护范围的限制。
对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本公开权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种5G信号的传输方法，其特征在于，包括以下步骤：
S01、发射端在5G信号发射间隙在时域上插入同步调制信号，所述同步调制信号包括定时同步部分、参考信息部分和用户数据部分；
S02、接收端接收所述5G信号，并根据所述定时同步部分与所述发射端进行定时同步，根据所述参考信息部分进行频域信道估计和NR数据时域均衡，根据所述参考信息部分和用户数据部分对用户数据进行频域均衡。
2.根据权利要求1所述5G信号的传输方法，其特征在于，所述定时同步部分为PSS定时同步符号；所述参考信息部分为DMRS参考符号；所述用户数据部分为DATA符号。
3.根据权利要求2所述5G信号的传输方法，其特征在于，所述PSS定时同步符号采用ZC序列，占用带宽为99.84MHz；所述DMRS参考符号采用PN序列，占用带宽为99.84MHz；所述DATA符号采用QPSK调制方式调制生成，且所述DATA符号的尾部添加有校验码。
4.根据权利要求3所述5G信号的传输方法，其特征在于，所述步骤S02中，根据所述定时同步部分与发射端进行定时同步具体为：
其中，x(k)表示接收端的本地时域信号，r(n)表示接收的时域信号；
判断所得cor(n)是否大于预设的门限thr，如是则判断接收端中当前的n点为所述PSS定时同步符号的起始点，完成发射端与接收端的定时同步。
5.根据权利要求4所述5G信号的传输方法，其特征在于，所述门限thr为0.5。
6.根据权利要求3所述5G信号的传输方法，其特征在于，所述步骤S02中，根据所述参考信息部分进行频域信道估计具体为：
H(k)＝r(k)×z*(k)；
其中，z(k)表示接收端的DMRS本地信号，k＝1,2,3,...103；r(k)表示接收的所述DMRS参考符号对应位置的频域信号；H(k)表示信道估计结果。
7.根据权利要求6所述5G信号的传输方法，其特征在于，所述步骤S02中，根据所述参考信息部分进行NR数据时域均衡具体为：
对所得信道估计结果H(k)取倒数：
对所得H′(k)进行快速傅里叶逆变换，获得时域信道估计CIR值h(n)：
根据系统最大可能的多径时延，截取系统的CIR值h′(n)：
根据所截取的CIR值h′(n)，通过卷积实现时域均衡：
其中，r(n)表示接收的时域信号。
8.根据权利要求6所述5G信号的传输方法，其特征在于，所述步骤S02中，根据所述参考信息部分和用户数据部分对用户数据进行频域均衡具体为：
对接收的用户数据进行频域迫零均衡：
rEQ(k)＝r′(k)/H(k)；
其中，rEQ(k)表示频域迫零均衡结果，r′(k)表示接收的DATA符号对应位置的频域信号。
9.一种5G信号的传输系统，其特征在于，包括：
发射端，所述发射端用于在5G信号发射间隙在时域上插入同步调制信号，所述同步调制信号包括定时同步部分、参考信息部分和用户数据部分；
接收端，所述接收端用于接收所述5G信号，并根据所述定时同步部分与所述发射端进行定时同步，根据所述参考信息部分进行频域信道估计和NR数据时域均衡，根据所述参考信息部分和用户数据部分对用户数据进行频域均衡。
10.根据权利要求9所述5G信号的传输系统，其特征在于，所述发射端与所述接收端通过双绞线信号连接。
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| CN115174331B (zh) | 2023-03-28 |
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Denomination of invention: A transmission method and system for 5G signals Granted publication date: 20230328 Pledgee: Bank of Beijing Limited by Share Ltd. Shenzhen branch Pledgor: SHENZHEN ZHT COMMUNICATION TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2024980019141 |