一种用于数字移动前传链路的基于噪声整形的PCM模块制造技术

本发明专利技术公开了一种用于数字移动前传链路的基于噪声整形的PCM模块，涉及光和无线融合接入网络领域。该PCM模块包括具有反馈回路的量化器和FIR滤波器，该量化器与FIR滤波器形成基于噪声整形的PCM模块，该基于噪声整形的PCM模块能改变基带OFDM信号在经过量化器时所产生的量化噪声的频域分布，将量化噪声功率在数据调制子载波上降低，而在非数据调制子载波上功率增加。本发明专利技术能够有效降低量化噪声导致的解调数据误差向量幅度，实现高频谱效率、高质量传输，有效解决了数字移动前传中BBU和RRH之间信号传输频谱效率(量化比特数)和传输质量之间矛盾的问题。

A PCM module based on noise shaping for digital mobile front transmission link

The invention discloses a PCM module based on noise shaping for digital mobile forward link, which relates to the field of optical and wireless integrated access network. The PCM module consists of a quantizer with feedback loop and a FIR filter. The quantizer and the FIR filter form a PCM module based on noise shaping. The PCM module based on noise shaping can change the frequency domain distribution of the quantized noise generated by the baseband OFDM signal passing through the quantizer and modulate the quantized noise power to the data subcarrier. The power is increased and the power is increased on the non data modulated subcarrier. The invention can effectively reduce the amplitude of the demodulation data error vector caused by quantization noise, realize high frequency spectrum efficiency and high quality transmission, and effectively solve the contradiction between the signal transmission spectrum efficiency (quantization bit number) and transmission quality between BBU and RRH in digital mobile preamble.

【技术实现步骤摘要】
一种用于数字移动前传链路的基于噪声整形的PCM模块
本专利技术涉及光和无线融合接入网络领域，具体来讲是一种用于数字移动前传链路的基于噪声整形的PCM(PulseCodeModulation，脉冲编码调制)模块。
技术介绍
集中式无线接入网络(C-RAN)是一种基于集中化处理(CentralizedProcessing)，协作式无线电(CollaborativeRadio)和实时云计算构架(Real-timeCloudInfrastructure)的绿色无线接入网构架(Cleansystem)。其本质是通过实现减少基站机房数量，减少能耗，采用协作化、虚拟化技术，实现资源共享和动态调度，提高频谱效率，以达到低成本，高带宽和灵活度的运营。在C-RAN中，基带处理模块(BBU，BasebandUnit)和远端射频头(RRH，RemoteRadioHead)之间由光纤链路连接的部分被称为移动前传。现有的移动前传采用的是基于通用公共无线电接口(CPRI，CommonPublicRadioInterface)数字信号的数字光载无线技术(D-RoF，Digital-radiooverfiber)，将BBU端的LTE(LongTermEvolution，通用移动通信技术的长期演进)信号通过I/Q两路的15bit量化，变为二进制的OOK(On-OffKeying，二进制启闭键控)信号，再通过强度调制/直接检测(IM/DD，IntensityModulation/DirectDetection)经过光纤传输。这样的频谱效率就会降低，对光纤信道的带宽需求就会提高，随着BBU端无线信号的速率提高，对光器件和带宽的要求就越来越高。一方面，增加量化比特数可以降低量化噪声，从而保证高质量传输，但由于需要更多比特，导致频谱效率降低；另一方面，减少量化比特数可以提升频谱效率，但是会增加量化噪声，导致传输质量受损。如何解决这一矛盾，是下一代数字移动前传链路中亟待解决的重要问题。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种用于数字移动前传链路的基于噪声整形的PCM模块，能够有效降低量化噪声导致的解调数据误差向量幅度(EVM，ErrorVectorMagnitude)，实现高频谱效率、高质量传输。为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：提供一种用于数字移动前传链路的基于噪声整形的PCM模块，该PCM模块包括：具有反馈回路的量化器和FIR滤波器，所述量化器与FIR滤波器形成基于噪声整形的PCM模块，该基于噪声整形的PCM模块能改变基带OFDM信号在经过量化器时所产生的量化噪声的频域分布，将量化噪声功率在数据调制子载波上降低，而在非数据调制子载波上功率增加。在上述技术方案的基础上，所述基于噪声整形的PCM模块包括：一个量化器、一个FIR滤波器和两个加法器；首次进入量化器的信号e[n]，经过量化器处理后，得到量化信号eq[n]，n为输入信号的序号；一个加法器将量化前后的信号相减，得到信号q[n](q[n]＝eq[n]-e[n])，再将信号q[n]送入到FIR滤波器；经FIR滤波器进行滤波处理后得到信号qf[n]；另一个加法器将信号qf[n]与基带OFDM信号s[n]相加，得到下一时刻输入到量化器的信号。在上述技术方案的基础上，所述信号qf[n]满足以下要求：qf[n]＝a1q[n-1]+a2q[n-2]+…+aMq[n-M]；其中，M为滤波器的阶数，为大于等于1且小于n的正整数；ai(i＝1，2，…，M)为预设的FIR滤波器系数。在上述技术方案的基础上，所述预设的FIR滤波器系数满足以下预设规则：使得信号qf[n]的频谱在数据调制子载波上降低，而在非数据调制子载波上功率增加。在上述技术方案的基础上，所述FIR滤波器包括：M个延时器、M个乘法器和M-1个加法器，形成M阶的FIR滤波器，M为大于等于1且小于n的正整数；每个延时器的输出作为下一阶延时器以及同阶乘法器的输入，第一阶乘法器的输出作为第一阶加法器的输入，其余乘法器的输出将反馈至上一阶加法器作为其输入，且每个加法器的输出还作为下一阶加法器的输入。在上述技术方案的基础上，所述数字移动前传链路包括作为发送端的集中化BBU池和作为接收端的RRH，集中化BBU池与RRH之间通过强度调制/直接检测光纤链路连接；所述集中化BBU池包括依次相连的基带处理模块、PCM模块和组帧模块；所述RRH包括依次相连的解帧模块、PCM解码模块、DAC、射频前端和天线。在上述技术方案的基础上，所述强度调制/直接检测光纤链路为OOK/PAM-4光纤链路。本专利技术的有益效果在于：本专利技术通过在量化器部分增加一个反馈回路和一个设计好的有限长单位冲激响应滤波器，从而形成基于噪声整形的PCM模块。该基于噪声整形的PCM模块改变了基带OFDM信号经过PCM模块时产生的量化噪声的频域分布，将量化噪声功率在数据调制子载波上降低，而在非数据调制子载波上功率增加，这样在量化比特数一定，即量化噪声总功率一定的情况下，可以有效降低量化噪声导致的解调数据EVM，从而有效解决了数字移动前传中BBU和RRH之间信号传输频谱效率(量化比特数)和传输质量之间矛盾的问题。附图说明图1为本专利技术用于的数字移动前传链路的结构示意图；图2为本专利技术实施例中基于噪声整形的PCM模块的结构示意图；图3为本专利技术实施例中FIR滤波器的结构示意图；图4为量化噪声功率分布图；图5为仿真实例中解调数据EVM对比图。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术针对现有技术中要么因增加量化比特数来降低量化噪声，会导致频谱效率降低；要么因减少量化比特数来提升频谱效率，会导致传输质量受损的矛盾问题。现提供了一种用于数字移动前传链路的基于噪声整形的PCM模块，能够有效降低量化噪声导致的解调数据误差向量幅度，实现高频谱效率、高质量传输，有效解决了现有技术中的相关矛盾问题。本专利技术的设计思路是提供一种用于数字移动前传链路的基于噪声整形的PCM模块。其中，所述数字移动前传链路可参见图1所示，包括作为发送端的集中化BBU池和作为接收端的RRH，集中化BBU池与RRH之间通过强度调制/直接检测(IM/DD)光纤链路连接。例如，如图1所示，可通过OOK/PAM-4(On-OffKeying/PulseAmplitudeModulation-4，二进制启闭键控/4级脉冲幅度调制)等低成本直调直检光纤链路连接。具体的，集中化BBU池包括依次相连的基带处理模块(BBU)、PCM模块和组帧模块；RRH包括依次相连的解帧模块、PCM解码模块、DAC(DigitaltoAnalogConverter，数模转换器)、射频前端和天线。集中化BBU池中的基带OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，正交频分复用)信号经过基带处理模块(BBU)处理后，产生基带OFDM复数连续信号，其实部(I路)和虚部(Q路)分别经过PCM模块，产生离散数字信号；再经过组帧模块进行组帧后，使信号经过强度调制/直接检测光纤链路传输到RRH。RRH中的解帧模块对信号进行解帧操作后，得到基带离散信号，再经过PCM解码，得到基带OFDM连续信号，其实部(I路本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于数字移动前传链路的基于噪声整形的PCM模块，其特征在于，该PCM模块包括：具有反馈回路的量化器和FIR滤波器，所述量化器与FIR滤波器形成基于噪声整形的PCM模块，该基于噪声整形的PCM模块能改变基带OFDM信号在经过量化器时所产生的量化噪声的频域分布，将量化噪声功率在数据调制子载波上降低，而在非数据调制子载波上功率增加。

【技术特征摘要】
1.一种用于数字移动前传链路的基于噪声整形的PCM模块，其特征在于，该PCM模块包括：具有反馈回路的量化器和FIR滤波器，所述量化器与FIR滤波器形成基于噪声整形的PCM模块，该基于噪声整形的PCM模块能改变基带OFDM信号在经过量化器时所产生的量化噪声的频域分布，将量化噪声功率在数据调制子载波上降低，而在非数据调制子载波上功率增加。2.如权利要求1所述的用于数字移动前传链路的基于噪声整形的PCM模块，其特征在于，所述基于噪声整形的PCM模块包括：一个量化器、一个FIR滤波器和两个加法器；首次进入量化器的信号e[n]，经过量化器处理后，得到量化信号eq[n]，n为输入信号的序号；一个加法器将量化前后的信号相减，得到信号q[n](q[n]＝eq[n]-e[n])，再将信号q[n]送入到FIR滤波器；经FIR滤波器进行滤波处理后得到信号qf[n]；另一个加法器将信号qf[n]与基带OFDM信号s[n]相加，得到下一时刻输入到量化器的信号。3.如权利要求2所述的用于数字移动前传链路的基于噪声整形的PCM模块，其特征在于，所述信号qf[n]满足以下要求：qf[n]＝a1q[n-1]+a2q[n-2]+…+aMq[n-M]；其中，M为滤波器的阶数，为大于等于1且小于n的正整数；ai(i＝1，2，…，M)为预设的F...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海波，
申请(专利权)人：武汉邮电科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42