一种低延时的宽带FBMC调制装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种低延时的宽带FBMC调制装置和方法，属于无线通信领域，包括：确定多通道个数；为实现全速率传输，进行OQAM预处理；进行多通道资源重映射，并行输出多通道数据；进行多通道数据实虚分离处理；进行多通道预处理；进行IFFT运算；分别生成实部和虚部的时域滤波系数，并对滤波系数分离处理，产生多通道滤波系数；进行多通道PPN处理，完成滤波器组滤波功能；进行并串转换，完成宽带FBMC调制信号输出。本方法采用实虚分离处理技术可把原延时降低到二分之一，采用多通道处理技术可把原延时降低到通道数分之一，采用OQAM_FBMC实现全速率传输，满足5G系统对宽带FBMC信号产生的高速率、低延时的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种低延时的宽带FBMC调制装置和方法
本专利技术属于无线通信领域，具体涉及一种低延时的宽带FBMC调制装置和方法。
技术介绍
与4G相比，5G具有更高的速率、更宽的带宽、更高的可靠性、更低的时延等特征。移动通信自20世纪80年代诞生以来，经过三十多年的爆发式增长，已深刻改变了人们的生活方式。随着需求的不断增长，传统4G解决方案已无法应对网络流量的激增。因此面向2020年及未来的第五代移动通信(5G)成为全球研发热点。目前5G还处于规划阶段，概念和技术未形成统一标准。滤波器组多载波(FilterBankMulti-Carrier，FBMC)作为5G系统候选波形之一，与4G系统采用的OFDM相比，具有良好的带外抑制，不需要CP，极高的频谱使用效率，各载波不需要保持同步，适合于零散化的碎片频谱利用等。FBMC采用子载波滤波方式，已无法直接应用IFFT-FFT来实现调制和解调处理，因此，FBMC的快速实现方法已经成为制约其应用和推广的关键难题。关于FBMC快速实现算法，国内外已进行大量研究。基于IFFT+PPN(PolyPhazeNetwork)的实现方法是目前研究最多和最成熟的快速实现方法，是基于数字信号处理和多相调制滤波器组思想，利用多抽样率处理技术通过多相分解能够得到快速实现算法。然而，5G对带宽和时延提出了更高的要求，其中带宽要达到200MHz、500MHz、1GHz、2GHz以及更宽频带，时延要求空口时延为1ms，端到端时延为ms量级。国内外对于宽带FBMC调制快速实现方法的研究，才刚刚起步，还没有成熟的实现方法。大宽带与低延时是相互对立的，大宽带带来急剧增加运算量，从而增加运算时间，造成高延时。采用现有IFFT+PPN实现方式已不能满足低延时的宽带FBMC调制需求。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述技术问题，本专利技术提出了一种低延时的宽带FBMC调制装置和方法，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种低延时的宽带FBMC调制装置，包括预处理模块、IFFT模块、PPN模块、多路合并模块以及并串转换模块；预处理模块，被配置为用于实现包括OQAM、多通道资源重映射、多通道数据实虚分离、多通道在内的预处理功能；IFFT模块，被配置为用于实现频时转换功能；PPN模块，被配置为用于实现多载波滤波器组的滤波功能；多路合并模块，被配置为用于通过时域信号合并，输出多通道PPN数据；并串转换模块，被配置为用于采用FPGA自带高速并串转换器，输出宽带OQAM_FBMC的调制信号；宽带FBMC的资源映射数据进入预处理模块，实现包括OQAM、多通道在内的预处理功能，预处理后的数据进入IFFT模块实现频时转换功能，IFFT输出的数据进入PPN模块，实现多载波滤波器组的滤波功能，PPN输出的数据进入多路合并模块，实现时域信号叠加功能，多路合并输出的数据进入并串转换模块，实现高速率信号输出功能。此外，本专利技术还提到一种低延时的宽带FBMC调制方法，该方法采用如上所述的低延时的宽带FBMC调制装置，包括以下步骤：步骤1：根据FBMC系统参数、延时要求、硬件水平以及系统复杂度，确定多通道个数C，其为2的整数次幂；步骤2：通过预处理模块进行OQAM(OffsetQuadratureAmplitudeModulation，偏移正交幅度调制)预处理；即利用输入数据的延时实现半个符号周期的延时；输入数据为其中，x为输入数据的复数集合，xn为输入数据的复数集合第n个元素；xr、xi为x的实部和虚部，xrn、xin为xn的实部和虚部，j为虚数单位，z为单位延时(1/F)秒，K为重叠因子，M为符号长度；预处理结果为其中，XaM/2、XbM/2分别为两路预处理结果；xn+M/2为输入数据的复数集合第n+M/2个元素；步骤3：通过预处理模块进行多通道资源重映射，并行输出多通道数据；步骤4：通过预处理模块进行多通道数据实虚分离；实部和虚部分为两路，每路采用实数处理的方式，等效的重叠因子为2K，而输出数据速率不变，所以等效的符号长度为M/2，即为原符号长度的一半，则实部和虚部分离输出为其中，Barc、Baic、Bbrc、Bbic为实数，是实虚分离后Bac、Bbc的实部和虚部；real()为取实部函数，imag()为取虚部函数；L为IFFT长度；步骤5：通过预处理模块进行多通道预处理；实虚分离处理后的IFFT原长度为M/2，采用C通道L长度IFFT处理实现时，需要多通道预处理先对实虚分离数据进行预先处理，用以补偿多通道处理带来的影响，具体处理过程为其中，Darc、Daic、Dbrc、Dbic为多通道预处理后的结果；步骤6：通过IFFT(InverseFastFourierTransform，快速傅里叶逆变换)模块进行IFFT运算；步骤7：生成实部和虚部的时域滤波系数，并对时域滤波系数分离处理，产生多通道滤波系数；步骤8：通过PPN(PloyPhazeNetwork，多相网络)模块结合多通道滤波系数进行多通道PPN处理，完成滤波器组滤波功能；步骤9：通过并串转换模块进行并串转换，具体是利用FPGA自带高速并串转换器进行并串转换，输出FBMC信号。优选地，在步骤1中，FBMC系统参数分别为：带宽B为500MHz，重叠因子K为4，滤波器类型为Nyquist滤波器，符号长度M为32768，子载波带宽约为19KHz，可用资源块R为26000，输出频率为625MHz，多通道个数C选用8，每个通道处理时钟为312.5MHz。优选地，在步骤3中，多通道资源重映射是实现C通道数据的并行输出，第c通道的数据输出为其中，0≤c≤C-1，L＝M/(2C)，并行输出的C通道数据速率降为原速率的C分之一，Bac为实部分离后的数据，Bbc为虚部分离后的复数数据。优选地，在步骤6中，输出结果为优选地，在步骤7中，实部和虚部的时域滤波系数分别为为补偿实虚分离处理造成的虚部数据变为实数的影响，将实部和虚部的时域滤波系数需乘以虚部符号，得到第c通道的滤波系数为其中，hk为FBMC调制的原型滤波器系数，长度为2K-1，hki为hk的第i个元素。优选地，在步骤8中，每通道的滤波系数长度为KM/C，而进入PPN的IFFT长度为M/(2C)，数据通过重复发送方式补齐，C通道PPN处理后的输出为实虚数据合并输出为Pac＝Parc+PaicPbc＝Pbrc+Pbic优选地，在步骤9中，C通道数据进行并串转换，采用FPGA自带的高速SERDESE器件实现，FBMC单符号FBMC调制信号输出为其中，Pac要比Pbc延时半个符号周期。本专利技术所带来的有益技术效果：通过采用实虚分离处理技术，使等效重叠因子增加一倍，并使IFFT运输长度减小一半；采用多通道处理技术，实现IFFT的并行处理，降低FBMC调制的运算延时；采用OQAM_FBMC调制方式实现全速率传输，满足5G系统对宽带FBMC信号产生的高速率、低延时要求，可应用到5G系统信号发生器和基带产生模块中，有效推动5G系统标准验证以及硬件研发。附图说明图1为QAM_FBMC调制装置的结构示意图。图2为QAM_FBMC调制方法的步骤示意图。图3为QAM_FBMC调制方法的流程图。图4为多通道FBMC处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低延时的宽带FBMC调制装置，其特征在于：包括预处理模块、IFFT模块、PPN模块、多路合并模块以及并串转换模块；预处理模块，被配置为用于实现包括OQAM、多通道资源重映射、多通道数据实虚分离、多通道在内的预处理功能；IFFT模块，被配置为用于实现频时转换功能；PPN模块，被配置为用于实现多载波滤波器组的滤波功能；多路合并模块，被配置为用于通过时域信号合并，输出多通道PPN数据；并串转换模块，被配置为用于采用FPGA自带高速并串转换器，输出宽带OQAM_FBMC的调制信号；宽带FBMC的资源映射数据进入预处理模块，实现包括OQAM、多通道在内的预处理功能，预处理后的数据进入IFFT模块实现频时转换功能，IFFT输出的数据进入PPN模块，实现多载波滤波器组的滤波功能，PPN输出的数据进入多路合并模块，实现时域信号叠加功能，多路合并输出的数据进入并串转换模块，实现高速率信号输出功能。

【技术特征摘要】
1.一种低延时的宽带FBMC调制装置，其特征在于：包括预处理模块、IFFT模块、PPN模块、多路合并模块以及并串转换模块；预处理模块，被配置为用于实现包括OQAM、多通道资源重映射、多通道数据实虚分离、多通道在内的预处理功能；IFFT模块，被配置为用于实现频时转换功能；PPN模块，被配置为用于实现多载波滤波器组的滤波功能；多路合并模块，被配置为用于通过时域信号合并，输出多通道PPN数据；并串转换模块，被配置为用于采用FPGA自带高速并串转换器，输出宽带OQAM_FBMC的调制信号；宽带FBMC的资源映射数据进入预处理模块，实现包括OQAM、多通道在内的预处理功能，预处理后的数据进入IFFT模块实现频时转换功能，IFFT输出的数据进入PPN模块，实现多载波滤波器组的滤波功能，PPN输出的数据进入多路合并模块，实现时域信号叠加功能，多路合并输出的数据进入并串转换模块，实现高速率信号输出功能。2.一种低延时的宽带FBMC调制方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的低延时的宽带FBMC调制装置，包括以下步骤：步骤1：根据FBMC系统参数、延时要求、硬件水平以及系统复杂度，确定多通道个数C，其为2的整数次幂；步骤2：通过预处理模块进行OQAM预处理；即利用输入数据的延时实现半个符号周期的延时；输入数据为其中，x为输入数据的复数集合，xn为输入数据的复数集合第n个元素；xr、xi为x的实部和虚部，xrn、xin为xn的实部和虚部，j为虚数单位，z为单位延时(1/F)秒，K为重叠因子，M为符号长度；预处理结果为其中，XaM/2、XbM/2分别为两路预处理结果；xn+M/2为输入数据的复数集合第n+M/2个元素；步骤3：通过预处理模块进行多通道资源重映射，并行输出多通道数据；步骤4：通过预处理模块进行多通道数据实虚分离；实部和虚部分为两路，每路采用实数处理的方式，等效的重叠因子为2K，而输出数据速率不变，所以等效的符号长度为M/2，即为原符号长度的一半，则实部和虚部分离输出为其中，Barc、Baic、Bbrc、Bbic为实数，是实虚分离后Bac、Bbc的实部和虚部；real()为取实部函数，imag()为取虚部函数；L为IFFT长度；步骤5：通过预处理模块进行多通道预处理；实虚分离处理后的IFFT原长度为M/2，采用C通道L长度IFFT处...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐兰天，刘祖深，凌云志，周建烨，袁行猛，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十一研究所，
类型：发明
国别省市：安徽,34