[發明專利]一種數字基帶調制架構及其延時緩沖控制方法

有效

• 申請號: 201911293103.0
• 申請日: 2019-12-16
• 公開（公告）號: CN110912650B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 馬建平;楊大龍;馬鑫冰;霍飛向;秋勇濤
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院電子工程研究所
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 王朋飛

本發明公開了一種數字基帶調制架構及其延時緩沖控制方法，涉及無線通信發射機及信號處理技術領域。本發明的數字基帶調制架構是基于逐級數據請求機制的低延時逐比特可變數字基帶調制架構，其包括信道編碼模塊、調制編幀模塊和速率變換模塊，本申請的數字基帶調制架構，忽略了星座映射模塊和RRC濾波模塊。本發明在傳統架構的基礎上增加速率轉換模塊，提出了新的數據緩存深度計算方法，通過改變速率轉換因子，可以實現傳輸速率逐比特可變的數字基帶調制架構。

技術領域

本發明涉及無線通信發射機及信號處理技術領域，更具體的說涉及一種數字基帶調制架構及其延時緩沖控制方法。

背景技術

在現代無線通信單載波頻域均衡系統(SC-FDE)中，發射機數字基帶信號處理架構主要由信道編碼、星座映射、編幀、成型濾波(RRC)組成。

信道編碼的任務是在發送端以可控的方式對要發送的信息中加入一定的冗余度，在接收端這些冗余度可以用來檢測并且糾正信息通過信道傳輸產生的錯誤，以提高系統的誤碼率性能。根據用途，信道編碼可以分為檢錯碼和糾錯碼，檢錯碼以檢錯為目的，不一定能糾錯，糾錯碼以糾錯為目的，一定能檢錯；根據糾錯碼各碼組信息元和監督元的函數關系，又可以分為線性碼和非線性碼；根據各碼元與本組信息的關系，糾錯碼又可以分為分組碼和卷積碼，分組碼的各碼元僅與本組信息元有關，卷積碼中碼元不僅與本組的信息員有關，而且還與前面的若干組的信息元有關。因此，在實際應用中，大約有30多種信道編碼方式可供選擇，比如線性分組碼、RS編碼、循環碼、BCH碼、卷積碼、Turbo碼等，不同編碼方式有不同的編碼效率R_b＝k/n，其中k是信息元的個數，n為碼長。

星座映射的任務是根據調制方式對信道編碼輸出的二進制比特流進行星座映射，得到復數形式的I/Q數據，常見的星座映射方式包括BPSK、QPSK、MQAM等。實際系統會根據不同的數據傳輸速率要求采用不同的映射方式。以MQAM為例，一個符號對應的比特數為m＝log₂M，當M∈{4,16,32,64,128,256}，則m∈{2,4,5,6,7,8}。

所以在一個具體通信系統中，發射機數字基帶傳輸速率可用R＝R_s·m·R_b表示，其中R_s為符號速率，典型值為3.84Msps。

編幀模塊主要對I/Q兩路數據前加入循環前綴CP及獨特字(UW)以形成訓練序列，循環前綴的作用是消除碼間干擾，CP的產生方法是先將數據分塊，每N個點為一塊，然后將每N點數據的后M點放在該數據塊之前。UW序列作用是信道估計。真實的信道頻域分量非常豐富，為了進行完整的信道估計，要求獨特字(UW)具有幅頻均勻特性。

成型濾波主要是根據頻譜要求完成脈沖成形濾波，最后將成形濾波(RRC)數據轉換成數字基帶模擬信號，并完成正交調制。為了將成形濾波數據轉換成數字基帶模擬信號，成形濾波器輸出的數據速率需要和數模轉換(DAC)的采樣率一致。

這種架構的的首要缺點是延時不可控，真實數字基帶信號處理有大量的數據緩存區。這些延時將導致傳統架構沒法應用在低延時無線傳輸領域。

這種架構另一個缺點是傳輸速率可變范圍有限，可變次數大概等于星座映射種類和信道編碼方式種類之積，為了實現數據傳輸速率的可變，傳統架構可以采用的方法有，改變系統時鐘頻率，信道編碼方式和數據調制(映射)方式。改變時鐘頻率需要采用專門的時鐘產生芯片，如直接數字頻率合成DDS芯片，這種方法硬件設計復雜度、成本都很高。改變信道編碼方式和星座映射點數，雖然可以實現傳輸速率在一定范圍可變，但很難實現逐比特傳輸速率可變。

發明內容