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    欢乐升级怎么刷分:5G信号发生技术研究

    作者:林艺辉 徐兰天时间:2019-02-26来源:电子产品世界收藏

    欢乐升级网页版 www.rqcx.net   作者/林艺辉1,2,徐兰天1,2(1.中国电子科技集团公司第四十一研究所,安徽 蚌埠 233010;2.电子信息测试技术安徽省重点实验室,安徽 蚌埠 233010)

    本文引用地址://www.rqcx.net/article/201902/397969.htm

      摘要 网络具有数据速率超高、延时小、移动性高、能效高、交通密度高等特点,能够满足新一代移动通信中各类场景的需求。随着标准的推进,大规模的网络规划和部署势在必行,5G测试仪器的需求也越来越迫切。5G信号发生是5G测试仪器的核心,本文基于“FPGA+DSP”架构,实现5G信号发生,并以5G为主要对象,研究信号发生过程。通过分析结果表明,所提出的方案正确有效。

      关键词:5G;;

      *项目基金:中国电科技术创新基金项目《微波毫米波大带宽大规模MIMO测试技术研究》

      0 引言

      随着移动通信技术及人工智能的发展,人们对移动宽带应用需求日益强烈。然而在无人驾驶、智慧城市等连续广域覆盖热点/高容量、低功耗大连接和低时延高可靠的场景中,传统的4G通信已经不能满足要求[1]。

      3GPP (第三代伙伴关系项目) 是移动通信系统标准组织,其推出的第5代移动通信系统(5G)是面向2020年之后的新一代移动通信系统,具有数据速率超高、延时小、移动性高、能效高、交通密度高等特点,能够满足新一代移动通信中各类场景的需求。

      随着5G标准的推进,大规模的5G网络规划和部署势在必行,5G测试仪器的需求也越来越迫切[2]。5G信号发生技术为5G基站、终端、芯片等测试环节提供验证方式,本文基于“FPGA+DSP”架构,实现5G信号发生,并以5G为主要对象,研究信号发生技术。通过RS FSW分析结果表明,能够满足协议EVM解调指标要求,所提出的方案正确有效。

      1 整体设计方案

      本文基于“FGPA+DSP”架构实现5G基带信号发生,并提供射频通道完成信号发生。系统主要由5G物理层处理???、Fading???、全数字IQ宽带多路中频处理??榧翱泶淦捣⑸淠?樽槌?,如图1所示。

    nEO_IMG_1.jpg

      5G物理层处理??槭前凑毡曜级月肓魇萁屑尤?、调制、资源映射等;Fading??樘峁┤鹄?、莱斯、高斯等衰落模型及ITU等信道模型实现真实信号场景的模拟;大宽带高速率中频处理??榇鞦ading??槔吹腎Q数据流并缓存入DDR3,然后主要进行上变频之后送入DA之后到发射通道;发射通道及本振??榛谄刀畏治讲糠?,包括6 GHz以下及毫米波部分,由中频??樗腿氲哪D釯Q数据流经过上混频后到射频输出。同时,系统包含设备系统,总体???,主要完成不同处理环节信号数据处理、??橹涞目刂?、时钟管理、驱动、供电、人机交互等功能。

      2 5G物理层??樯杓?/strong>

      5G物理层??槭?G信号源的核心部分。5G标准对下行基带信号的信道和信号重新进行了定义。SS / PBCH承载了小区的同步信息及广播信息。SS / PBCH块时域上由4个OFDM符号组成,频域上有240个资源粒子组成。并且SS / PBCH块内,包含有相关DMRS、PSS(主同步),SSS(辅同步)和PBCH。

      2.1 DMRS??樯杓?/strong>

      解调参考信号(DMRS)常常用于终端解调基站信息时的信道估计过程。终端假定用于SS / PBCH块的参考信号序列如式(1)所示[3]。

      b1.jpg

      其中,c(m)为伪随机序列,且初始值满足式(2)所示。

      b2.jpg

      对于特定频带的一个SS/PBCH周期中的SS/PBCH波束的最大数量Lmax=4时,nhf是在帧中发送PBCH的半帧的编号,iSSB是的SS / PBCH索引的两个最低有效位。

      对于Lmax=8或者Lmax=64时,nhf等于0,且iSSB是的SS / PBCH索引的三个个最低有效位。

      对于DMRS,要求按照先频域k和后时域l的顺序映射到资源元素(k,l),其中k为以g.jpg为初始,并间隔4个资源粒子的频率索引,l为{1,3}的时间索引。

      2.2 PBCH??樯杓?/strong>

      PBCH信道主要承载着广播信息,包括系统帧号、半帧索引等信息。PBCH信道的处理过程如图2所示,包括传输块处理、第二次加扰、调制、资源映射等过程[4]。

    nEO_IMG_2.jpg

      其中传输块处理流程如图3所示。

    nEO_IMG_3.jpg

      (1)信息块生成及交织

      根据小区参数生成MIB,并进行有效位扩充,形成完整的信息块。扩充生成与时间相关的PBCH有效载荷位共8位,具体表示位a.jpg,其中:b.jpg分别是SFN(系统帧号)的第四,第三,第二和第一个有效位,d.jpg半无线帧位; c.jpg分别是SS / PBCH块索引的第3,第2和第1个LSB。

      形成完整信息块后,进行交织处理,输出比特流。

      (2)信道编码

      对于PBCH信道,采取的编码方式为Polar编码。Polar编码利用极化现象构建的编码可以达到对称容量[6-7]。具体实现如式(3)所示。

    b3.jpg

      其中,u为输入比特矩阵,Gn为生成矩阵,d为输出矩阵。

      在PBCH信道处理过程中,输入比特矩阵u根据原始输入比特和CRC校验比特特生成,生成矩阵Gn为矩阵G2的n 次克罗内克积[4],其中:

    e.jpg

      2.3 设计

      3GPP标准规范定义了在天线端口的时间连续基带信号f.jpg,如式(4)所示[3]

      b4.jpg

      式子实现复杂度高,直接影响算法的实时性能,因此本文在式子基础上提出一种基于因子变换的FFT算法实现。推演过程如下:

      由于OFDM符号中CP是根据符号内容进行填充的,可以先不考虑CP,则式(4)可以转变成如下:

      令t=nTc,则

      b5.jpg

      其中Tc=1/(△fmax*Nf),且△fmax=480*103,Nf=4096。则

      令N=(480*103*4096)/ △f,则式(5)可转换成如下。

      b6.jpg

      因此,经过变换,基带信号生成过程可以变换如式(6)所示。即通过频域数据进行IFFT变化,在乘以旋转因子实现基带信号生成。通过IFFT运算能够有效降低基带信号生成计算复杂度,提高效率。

      2.4 实验结果及分析

      通过本单位自主研发的5G毫米波信号源发送频点为2.3 GHz的5G信号,通过RS FSW进行解析,解析结果如图4所示。其中PSS、SSS、 PBCH DMRS及PBCH的EVM指标分别为0.589%、0.576%、0.740%及0.190%,符合3GPP的规定,说明本文的5G信号源设计方案正确有效。

    nEO_IMG_4.jpg

      3 结论

      5G信号源是5G技术研究的核心内容,相关技术的研究能够有效推动关键核心器件、基站性能测试。本文依据3GPP标准,基于“FPGA+DSP”架构,实现5G信号发生,并以5G同步信号为主要对象,研究信号发生技术,包括5G基带??楦餍藕诺牟?、编码技术、资源映射,并提出了一种基于因子变换的FFT算法实现5G基带信号生成,有效降低了基带生成实现复杂度。通过RS FSW分析结果表明,能够满足协议EVM解调指标要求,所提出的方案正确有效。

      参考文献

      [1]蔡志猛.5G移动通信发展趋势及若干关键技术[J].数字技术与应用, 2015(2):41-41.

      [2]李婷. 基于4G通信技术来看待5G的未来[J] 信息通信,2018(4):255-256.

      [3]3GPP TS 38.211 (V15.0.0). 3rd Generation Partnership Project;Technical Specification Group Radio Access Network;NR;Physical channels and modulation[S].3GPP Organizational Partners.2017-12.

      [4]3GPP TS 38.212 (V15.0.0). 3rd Generation Partnership Project;Technical Specification Group Radio Access Network;NR;Multiplexing and channel coding[S].3GPP Organizational Partners.2017-12.

      [5]3GPP TS 38.213 (V15.0.0). 3rd Generation Partnership Project;Technical Specification Group Radio Access Network;NR;Physical layer procedures for control[S].3GPP Organizational Partners.2017-12.

      [6]王继伟,王学东,李斌,等.极化码在BEC信道下性质研究[J].通信技术,2012,45(09):33-35.

      [7]樊婷婷. Polar码的若干关键技术研究[D].北京交通大学, 2017.



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