一种低资源开销的超高速调制、解调方法技术

本发明专利技术公开了一种低资源开销的超高速调制、解调方法。针对毫米波、太赫兹通信中高频段、大带宽面临的信号处理需求，本发明专利技术一方面采用并行架构，满足高速信号处理需求，对信道不理想特性进行校正；另一方面采用融合处理方法，将内插、抗混叠、定时内插、匹配滤波、时域均衡、抽取等融合为一个多相滤波器，大幅度降低高速解调带来的信号开销。本发明专利技术能够应用于毫米波/太赫兹超高速传输系统中，提供低复杂度超高速调制解调，满足超高速传输对性能与资源的需求。的需求。的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种低资源开销的超高速调制、解调方法


[0001]本专利技术涉及毫米波、太赫兹高频段、大带宽点对点传输领域，特别是一种超高速低复杂度调制解调方法，可大幅度提升无线通信传输速率。

技术介绍

[0002]随着通信领域的飞速发展，无线电频谱的低端部分已经趋于饱和。为了适应大数据、云计算等新兴信息技术对更高速率、更宽带宽的无线通信能力的需求，开发和利用更高频率的频谱资源是必然趋势。毫米波频段可用频率资源丰富，可以提供数GHz的可用频谱资源，实现几十至上百Gbps的传输速率，可以地面光纤传输速率相媲美。将毫米波通信设备搭载在临近空间飞行器、飞机等空中平台，通过空
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空骨干链路、空
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空/空
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地接入链路，构建空地信息系统，可以实现信息网络无缝覆盖、高速接入。
[0003]毫米波无线通信中面临的问题主要包含两个方面：
[0004]1)毫米波高频段超大带宽带来信道不理想问题，由此需要对信道不理想特性进行均衡补偿；
[0005]2)针对超高速信号处理，需要采用并行算法架构，由此引入对硬件信号超大处理资源及逻辑资源需求的大幅度增加。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题在于针对毫米波超高速信号处理需求，提出了一种低资源开销的超高速调制、解调方法。本专利技术能够适应超高速信号处理要求，对信道特性进行均衡校正，并大幅度降低对影响信号处理资源与逻辑资源的开销。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：r/>[0008]一种低资源开销的超高速调制方法，包括以下步骤：
[0009]步骤1，将高速信息转换为多路并行数据，进行星座映射，映射成并行多路的星座点，每个星座点由I、Q两路数据构成；
[0010]步骤2，利用发多相滤波器分别对I、Q两路数据进行并行成型滤波，得到多路并行的调制信号，然后再通过高速数模转换转化为中频信号，完成超高速调制。
[0011]进一步地，星座映射的并行路数等于符号速率除以处理时钟的值，高速数模转换的并行路数等于采样速率除以处理时钟的值。
[0012]进一步地，步骤(2)中的发多相滤波器通过一次处理完成内插、抗混叠滤波、成型滤波、抽取四种操作，发多相滤波器的设计方式为：
[0013](201)设计内插、抗混叠滤波、成型滤波、抽取操作，其中，抗混叠滤波和成型滤波操作的形式为传递函数，内插和抽取操作即为对时域数据进行补零和抽取；
[0014](202)通过相同点数的FFT变换，将抗混叠滤波和成型滤波的传递函数转化为频域传递函数，然后通过频域相乘得到最终的频域传递函数；
[0015](203)将最终的频域传递函数转化为时域滤波函数后，进一步转化为多相滤波结
构，将内插和抽取施加在多相滤波结构的输入端和输出端，得到发多相成型滤波器。
[0016]一种低资源开销的超高速解调方法，包括以下步骤：
[0017](1)通过高速模数采样得到并行多路信号，然后根据定时误差信息与信道均衡系数构建收多相滤波器；
[0018](2)通过收多相滤波器将数据从采样速率降为符号速率，得到并行多路数据；
[0019](3)从收多相滤波器输出的并行多路数据中提取定时误差信息；
[0020](4)对收多相滤波器输出的并行多路数据进行并行频偏估计与校正，实现载波同步；
[0021](5)载波同步后，提取前导信息，对信道进行估计，得到信道状态信息；
[0022](6)从载波同步后的数据中提取UW信息，利用UW实现相位跟踪，对相位噪声、残留频偏进行校正；
[0023](7)相位跟踪后利用星座图解映射实现信号解调。
[0024]进一步地，高速模数采样的采样并行路数等于采样速率除以处理时钟的值，载波同步、相位跟踪、星座图解映射的并行路数等于符号速率除以处理时钟的值。
[0025]进一步地，构建收多相滤波器的具体方式为：
[0026](101)设计内插、抗混叠滤波、匹配滤波、信道均衡、定时抽取操作，其中，抗混叠滤波、匹配滤波、信道均衡操作的形式为时域滤波函数，内插和定时抽取操作即为对时域数据进行补零和抽取；
[0027](102)通过相同点数的FFT变换，将抗混叠滤波、匹配滤波、信道均衡的传递函数转化为频域传递函数，然后通过频域相乘得到最终的频域传递函数；
[0028](103)将最终的频域传递函数转化为时域滤波函数，进一步转化为多相滤波结构，将内插和定时抽取施加在多相滤波结构的输入端和输出端，得到收多相成型滤波器。
[0029]进一步地，步骤(3)的具体方式为：
[0030](301)对于收多相滤波器的输出，每一个数据帧利用平方率检波的方式对帧头进行定时误差估计，得到角度相位形式的定时误差信息；
[0031](302)将定时误差信息反馈至收多相滤波器，收多相滤波器根据相位角度信息，调整滤波系数，即通过调整收多相滤波器内的抽取位置实现位同步。
[0032]进一步地，步骤(5)的具体方式为：
[0033](501)载波同步后，提取每一帧前导序列进行信道状态估计；
[0034](502)根据信道状态信息，得到频域信道均衡系数；
[0035](503)将频域信道均衡系数反馈至收多相滤波器，收多相滤波器根据频域信道均衡系数，调整滤波系数，实现对射频信道平坦度和传播信道频率选择性衰落的校正。
[0036]本专利技术与现有技术相比具有如下优点：
[0037]1、本专利技术采用并行架构，具有大带宽并行处理能力，在低过采样倍率下实现超高速数据传输。
[0038]2、本专利技术的调制、解调流程能够适应毫米波/太赫兹通信中的高速信号处理需求，并对信道射频信道不平坦、相噪差等不理想特性进行校正。
[0039]3、本专利技术简化了信号解调流程，将原来需要多个滤波器分别处理的流程简化为一个多相滤波进行处理，大幅度降低信号处理资源需求。
[0040]总之，本专利技术在对信道非理想特性进行校正补偿的同时，还可大幅度降低计算复杂度，大幅度降低系统资源开销，减少了对硬件信号处理资源及逻辑资源的需求。
附图说明
[0041]图1是本专利技术的信号调制流程图。
[0042]图2是本专利技术的调制多项滤波功能组成框图。
[0043]图3是本专利技术的正常信号解调流程图。
[0044]图4是本专利技术的资源优化后的信号解调流程图。
[0045]图5是本专利技术的解调多项滤波功能组成框图。
具体实施方式
[0046]下面结合附图对本专利技术进行详细说明。
[0047]一种低资源开销的超高速调制方法，包括以下步骤：
[0048](1)高速信息转换为多路并行数据进入星座映射，映射成并行多路的星座点，每个星座点由IQ两路构成。其中，星座映射并行路数等于符号速率/处理时钟。
[0049](2)利用发多相滤波器分别对IQ数据进行并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低资源开销的超高速调制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将高速信息转换为多路并行数据，进行星座映射，映射成并行多路的星座点，每个星座点由I、Q两路数据构成；步骤2，利用发多相滤波器分别对I、Q两路数据进行并行成型滤波，得到多路并行的调制信号，然后再通过高速数模转换转化为中频信号，完成超高速调制。2.根据权利要求1所述的一种低资源开销的超高速调制方法，其特征在于，星座映射的并行路数等于符号速率除以处理时钟的值，高速数模转换的并行路数等于采样速率除以处理时钟的值。3.根据权利要求1所述的一种低资源开销的超高速调制方法，其特征在于，步骤(2)中的发多相滤波器通过一次处理完成内插、抗混叠滤波、成型滤波、抽取四种操作，发多相滤波器的设计方式为：(201)设计内插、抗混叠滤波、成型滤波、抽取操作，其中，抗混叠滤波和成型滤波操作的形式为传递函数，内插和抽取操作即为对时域数据进行补零和抽取；(202)通过相同点数的FFT变换，将抗混叠滤波和成型滤波的传递函数转化为频域传递函数，然后通过频域相乘得到最终的频域传递函数；(203)将最终的频域传递函数转化为时域滤波函数后，进一步转化为多相滤波结构，将内插和抽取施加在多相滤波结构的输入端和输出端，得到发多相成型滤波器。4.一种低资源开销的超高速解调方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)通过高速模数采样得到并行多路信号，然后根据定时误差信息与信道均衡系数构建收多相滤波器；(2)通过收多相滤波器将数据从采样速率降为符号速率，得到并行多路数据；(3)从收多相滤波器输出的并行多路数据中提取定时误差信息；(4)对收多相滤波器输出的并行多路数据进行并行频偏估计与校正，实现载波同步；(5)载波同步后，提取前导信息，对信道进行估计，得到信道状态信息；(6)从载波同步后的数据中提取UW信息，利用UW实现相位跟踪...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金波，刘丽哲，张涛，王皓月，乔健，巩乃成，张延洞，宋祥宇，张豪，庞亚闪，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：