一种基于本振模块的5G通信高速率传输装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于本振模块的5G通信高速率传输装置及方法，5G通信高速率传输装置包括有现场可编程门阵列FPGA，分别现场可编程门阵列FPGA连接的本振模块、SFP光纤模块、ADC模块、DAC模块和DDR存储器。本发明专利技术基于软件无线电理论、数字信号处理技术和嵌入式开发技术，结合高性能本振群设计、最高传输速率可达10.52Gb/s的实时光纤高速数据传输处理技术、采用高性能FPGA+高位宽、高采样率的ADC和DAC硬件架构，解决高速信号实时解调、高吞吐量并行测试，实现对5G通信高速率信号的发射、接收、传输、检测、调制、解调、编码、解码、分析、测试等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及网络移动通信领域，具体是一种基于本振模块的5G通信高速率传输装置及方法。
技术介绍
5G网络作为下一代移动通信网络，比现行4G网络的传输速度快数百倍，峰值传输速率达到10Gbit/s，5G网络正朝着网络多元化、宽带化、综合化、智能化的方向发展。中国于2013年2月组织成立了IMT-2020(5G)推进组，未来5G网络的总体愿景以及性能要求已经基本达成共识，主要包括更高的数据流量和用户体验速率、海量终端连接以及更低时延等。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于本振模块的5G通信高速率传输装置及方法，用于实现5G通信高速数据传输，主要采用高性能FPGA、高位宽、高采样率的ADC和DAC来实现，为5G通信测试技术提供很好的测试、验证等。本专利技术的技术方案为：一种基于本振模块的5G通信高速率传输装置，包括有现场可编程门阵列FPGA，分别现场可编程门阵列FPGA连接的本振模块、SFP光纤模块、ADC模块、DAC模块和DDR存储器；所述的本振模块包括有第一本振单元，第二本振单元，压控振荡器，以及顺次连接于第二本振单元后端的中频滤波器和AGC模块；所述的第一本振单元包括有依次连接的第一前置放大器、第一PD鉴相器、第一积分器单元、第一滤波器、第一后置放大器和第一输出单元，以及小数分频模块和控制模块；所述的小数分频模块的输入端与第一滤波器的输出端连接，小数分频模块的输出端与第一PD鉴相器的输入端连接，控制模块与小数分频模块连接，且控制模块包括有扫频控制模块、同步控制模块和小数分频控制模块；所述的第二本振单元包括有依次连接的第二前置放大器、第二PD鉴相器、第二积分器单元、第二滤波器、第二后置放大器和第二输出单元，以及固定分频模块；所述的固定分频模块的输入端与第二滤波器的输出端连接，固定分频模块的输出端与第二PD鉴相器的输入端连接；所述的第一前置放大器、第二前置放大器的输入端均与压控振荡器的输出端连接；所述的AGC模块的输出端与ADC模块的输入端连接。所述的本振模块还包括有多路依次连接的衰减器、前置滤波器、射频放大器、第一乘法器、第一后置滤波器、第二乘法器和第二后置滤波器，所述的中频滤波器和AGC模块为多组，所述的ADC模块为多个；所述的第二后置滤波器与对应的中频滤波器连接，所述的AGC模块的输出端与对应的ADC模块的输入端连接；所述的多路第一乘法器的输入端均与第一本振单元的第一输出单元连接，所述的多路第二乘法器的输入端均与第二本振单元的第二输出单元连接。所述的第二输出单元输出的中频信号为4-8GHz，通过倍频器产生五倍频20-40GHz的频率。所述的每组本振模块包括有两个第一本振单元，第一本振单元的第一输出单元为六路输出，第二本振单元的第二输出单元为十二路输出。所述的ADC模块的采样位数为12位，单采样达3.6Gsps；所述的DAC模块的采样位数为14位，单采样可2.7Gsps。所述的本振模块还包括有四路依次连接的衰减器、前置滤波器、射频放大器、第一乘法器、第一后置滤波器、第二乘法器和第二后置滤波器，所述的中频滤波器和AGC模块四组，所述的ADC模块为四个。一种基于本振模块的5G通信高速率传输方法，具体包括有以下步骤：(1)、5G模拟通信信号通过RF通道依次进入一5G通信高速率传输装置的第一本振单元、第二本振单元、中频滤波器、AGC模块和ADC模块后，变成数字信号进入现场可编程门阵列FPGA进行信号处理；(2)、处理后的信号经DAC模块转换成5G模拟通信信号，5G模拟通信信号通过光纤传输给另一5G通信高速率传输装置的SFP光纤模块，SFP光纤模块将5G模拟通信信号传入FPGA进行处理，FPGA内部进行CPRI协议处理，然后将处理后的数据传入DDR存储器中，DDR存储器对数据进行缓存，最后进入ADC模块进行模数转换处理。所述的步骤(1)中5G模拟通信信号通过RF通道依次进入一5G通信高速率传输装置的衰减器、前置滤波器、射频放大器后与第一本振单元输出的信号进入第一乘法器进行处理，然后处理后的信号进入第一后置滤波器，再与第二本振单元输出的信号进入第二乘法器进行处理，处理后的信号再经第二后置滤波器进行滤波处理形成中频信号，最后经中频滤波器、AGC模块和ADC模块后，变成数字信号进入现场可编程门阵列FPGA进行信号处理。所述的步骤(2)中的FPGA内部还包括高速信号传输、高速信号控制、系统信息交互处理过程。本专利技术的优点：本专利技术的第一本振单元采用了单环锁相式小数分频频率合成技术，使环路的锁定时间比过去的多环结构大大提高，并且采用低功耗的FPGA实现小数分频频率合成技术；本专利技术的频谱纯度通过组合滤波及环路的噪声抑制技术来实现，频率响应通过在本振输出增加预稳幅来实现；本专利技术的压控振荡器频率范围为2636MHz～3636MHz，参考频率10MHz，这种高参考频率的设计有利于在增大环路带宽的情况下抑制噪声，从而进一步提高频率转换时间，加快逐点锁相的扫描速度；本专利技术为了满足多通道RF射频变频对本振的要求，进行第一本振多本振网络化设计，并进行多输出设计；第二本振采用点频高性能本振设计，并进行多端口输出处理；本专利技术基于软件无线电理论、数字信号处理技术和嵌入式开发技术，结合高性能本振群设计、最高传输速率可达10.52Gb/s的实时光纤高速数据传输处理技术、采用高性能FPGA+高位宽、高采样率的ADC和DAC硬件架构，解决高速信号实时解调、高吞吐量并行测试，实现对5G通信高速率信号的发射、接收、传输、检测、调制、解调、编码、解码、分析、测试等。附图说明图1是本专利技术基于本振模块的5G通信高速率传输装置的原理框图。图2是本专利技术本振模块的结构示意图。图3是本专利技术第一本振单元和第二本振单元的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。见图1，一种基于本振模块的5G通信高速率传输装置，包括有现场可编程门阵列FPGA1，分别现场可编程门阵列FPGA1连接的本振模块2、SFP光纤模块3、ADC模块4、DAC模块5和DDR存储器6；见图2和图3，本振模块2包括有四路依次连接的衰减器21、前置滤波器22、射频放大器23、第一乘法器24、第一后置滤波器25、第二乘法器26和第二后置滤波器27，两个第一本振单元28，第二本振单元29，压控振荡器210，以及四组中频滤波器211和AGC模块212；第一本振单元28包括有依次连接的第一前置放大器281、第一PD鉴相器282、第一积分器单元283、第一滤波器284、第一后置放大器285和第一输出单元286，以及小数分频模块287和控制模块288；小数分频模块287的输入端与第一滤波器284的输出端连接，小数分频模块287的输出端与第一PD鉴相器282的输入端连接，控制模块288与小数分频模块287连接，且控制模块288包括有扫频控制模块、同步控制模块和小数分频控制模块；第二本振单元29包括有依次连接的第二前置放大器291、第二PD鉴相器292、第二积分器单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于本振模块的5G通信高速率传输装置，其特征在于：包括有现场可编程门阵列FPGA，分别现场可编程门阵列FPGA连接的本振模块、SFP光纤模块、ADC模块、DAC模块和DDR存储器；所述的本振模块包括有第一本振单元，第二本振单元，压控振荡器，以及顺次连接于第二本振单元后端的中频滤波器和AGC模块；所述的第一本振单元包括有依次连接的第一前置放大器、第一PD鉴相器、第一积分器单元、第一滤波器、第一后置放大器和第一输出单元，以及小数分频模块和控制模块；所述的小数分频模块的输入端与第一滤波器的输出端连接，小数分频模块的输出端与第一PD鉴相器的输入端连接，控制模块与小数分频模块连接，且控制模块包括有扫频控制模块、同步控制模块和小数分频控制模块；所述的第二本振单元包括有依次连接的第二前置放大器、第二PD鉴相器、第二积分器单元、第二滤波器、第二后置放大器和第二输出单元，以及固定分频模块；所述的固定分频模块的输入端与第二滤波器的输出端连接，固定分频模块的输出端与第二PD鉴相器的输入端连接；所述的第一前置放大器、第二前置放大器的输入端均与压控振荡器的输出端连接；所述的AGC模块的输出端与ADC模块的输入端连接。...

【技术特征摘要】
1.一种基于本振模块的5G通信高速率传输装置，其特征在于：包括有现场可编程门阵列FPGA，分别现场可编程门阵列FPGA连接的本振模块、SFP光纤模块、ADC模块、DAC模块和DDR存储器；所述的本振模块包括有第一本振单元，第二本振单元，压控振荡器，以及顺次连接于第二本振单元后端的中频滤波器和AGC模块；所述的第一本振单元包括有依次连接的第一前置放大器、第一PD鉴相器、第一积分器单元、第一滤波器、第一后置放大器和第一输出单元，以及小数分频模块和控制模块；所述的小数分频模块的输入端与第一滤波器的输出端连接，小数分频模块的输出端与第一PD鉴相器的输入端连接，控制模块与小数分频模块连接，且控制模块包括有扫频控制模块、同步控制模块和小数分频控制模块；所述的第二本振单元包括有依次连接的第二前置放大器、第二PD鉴相器、第二积分器单元、第二滤波器、第二后置放大器和第二输出单元，以及固定分频模块；所述的固定分频模块的输入端与第二滤波器的输出端连接，固定分频模块的输出端与第二PD鉴相器的输入端连接；所述的第一前置放大器、第二前置放大器的输入端均与压控振荡器的输出端连接；所述的AGC模块的输出端与ADC模块的输入端连接。2.根据权利要求1所述的一种基于本振模块的5G通信高速率传输装置，其特征在于：所述的本振模块还包括有多路依次连接的衰减器、前置滤波器、射频放大器、第一乘法器、第一后置滤波器、第二乘法器和第二后置滤波器，所述的中频滤波器和AGC模块为多组，所述的ADC模块为多个；所述的第二后置滤波器与对应的中频滤波器连接，所述的AGC模块的输出端与对应的ADC模块的输入端连接；所述的多路第一乘法器的输入端均与第一本振单元的第一输出单元连接，所述的多路第二乘法器的输入端均与第二本振单元的第二输出单元连接。3.根据权利要求1所述的一种基于本振模块的5G通信高速率传输装置，其特征在于：所述的第二输出单元输出的中频信号为4-8GHz，通过倍频器产生五倍频20-40GHz的频率。4.根据权利要求1所述的一种基于本振模块的5G通信高速率传输装置，其特征在于：所述的每组本振模块包括有两个第一本振单...

【专利技术属性】
技术研发人员：田元锁，凌云志，张黎明，
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