载波相位密集调制装置及方法 |
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申请号 | CN201910398448.6 | 申请日 | 2019-05-14 | 公开(公告)号 | CN110071887A | 公开(公告)日 | 2019-07-30 |
申请人 | 济南市半导体元件实验所; | 发明人 | 李继远; | ||||
摘要 | 本公开公开了载波 相位 密集调制装置及方法,包括:载波 信号 源;所述载波信号源发出载波信号,载波信号经过 电压 跟随器处理后送入 波长 环输入端;波长环对载波信号进行相位调制,载波信号被波长环相位调制后,按照所调制的相位将载波信号通过对应相位的 波导 连接器送入三态 门 的输入端,所述待发射信号与调制后的载波信号进行 叠加 ,叠加后,通过三态门的输出端发射给发射天线,最后通过发射天线将信号发射出去。可以提高频带的通信速率,提高N倍。 | ||||||
权利要求 | 1.载波相位密集调制装置,其特征是,包括:载波信号源; |
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说明书全文 | 载波相位密集调制装置及方法技术领域[0001] 本公开涉及相位调制技术领域,特别是涉及载波相位密集调制装置及方法。 背景技术[0002] 本部分的陈述仅仅是提到了与本公开相关的背景技术,并不必然构成现有技术。 [0003] 在实现本公开的过程中,发明人发现现有技术中存在以下技术问题: [0004] 移动通信从1,2,3,4,5G发展过程,传输速率逐渐提高,3G传输速率120k--600kb;4G传输速率1.5M/S---10M/S;5G传输速率2G--6GB/S;中国国内对5G使用的频率3.3-- 3.6GHz,和4.8--5GHz;征集使用意见:24.75--27.5GHz;37---42.5GHz;国际28GHz.[0005] 5G通信特点,大宽带、低延时、广联接。5G接口标准:新空口(New Radio)是2、3、4G大融合。多天线阵列技术,如华为、爱立信、三星的天线:64T×64R;多进多出技术,D2D,M2M技术,在同一基站下,移动终端、物联终端直接通话,不需要经过基站天文信号的接收。 [0006] 基站向移动终端采用5G,而移动终端向基站传送采用4G技术。 [0007] 复用技术仍然采用:FDMA,TDMA,CDMA,或符合技术。 [0008] 随着信息社会发展,信息容量成爆炸式增长,尽管5G传输速率比4G增加百倍,用不了几年,又显得信息拥堵。 发明内容[0009] 为了解决现有技术的不足,本公开提供了载波相位密集调制装置及方法,其实现信道使用效率高,服用效果好的作用,低成本、高效率使用资源; [0010] 第一方面,本公开提供了载波相位密集调制装置; [0011] 载波相位密集调制装置,包括:载波信号源; [0013] 所述波长环均为一条金属波导线,所述金属波导线本体围绕成圆环,所述金属波导线的输入端和金属波导线的输出端不连接,输入端和输出端均不封闭,输入端和输出端共同组成了圆环的缺口;所述金属波导线外围沿圆周方向均匀分布若干个波导连接器,所述波导连接器一端与金属波导线连接,所述波导连接器的另外一端与对应的三态门连接,所述三态门的控制端与待发射信号连接,所述三态门的输出端与发射装置连接; [0014] 波长环对载波信号进行相位密集调制,载波信号被波长环相位调制后,按照所调制的相位将载波信号通过对应相位的波导连接器送入三态门的输入端,所述待发射信号与调制后的载波信号进行叠加,叠加后,通过三态门的输出端发射给发射装置,最后通过发射装置将信号发射出去。 [0016] 第二方面,本公开还提供了载波相位密集调制方法; [0017] 载波相位密集调制方法,包括: [0018] 载波信号源发出载波信号,载波信号经过电压跟随器处理后送入波长环输入端; [0019] 所述波长环均为一条金属波导线,所述金属波导线本体围绕成圆环,所述金属波导线的输入端和金属波导线的输出端不连接;输入端和输出端均不封闭,输入端和输出端共同组成了圆环的缺口;所述金属波导线外围沿圆周方向均匀分布若干个波导连接器,所述波导连接器一端与金属波导线连接,所述波导连接器的另外一端与对应的三态门连接,所述三态门的控制端与待发射信号连接,所述三态门的输出端与发射装置连接; [0020] 波长环对载波信号进行相位密集调制,载波信号被波长环相位调制后,按照所调制的相位将载波信号通过对应相位的波导连接器送入三态门的输入端,所述待发射信号与调制后的载波信号进行叠加,叠加后,通过三态门的输出端发射给发射装置,最后通过发射装置将信号发射出去。 [0021] 与现有技术相比,本公开的有益效果是: [0022] 波长环对载波信号进行相位密集调制,载波信号被波长环相位调制后,按照所调制的相位将载波信号通过对应相位的波导连接器送入三态门的输入端,所述待发射信号与调制后的载波信号进行叠加,叠加后,通过三态门的输出端发射给发射天线,最后通过发射天线将信号发射出去;实现多路待发射信号的快速发射,提高传输速率,提高设备运行效率,降低运行成本。附图说明 [0024] 图1为无线信道的数字信号表示; [0025] 图2为相位角调制,22.5度为间隔,16个信道复用示意图; [0026] 图3为波长环实现相位角密集调制模式示意图; [0027] 图4为本公开数字信号的加载方法; [0028] 图5为本公开波长环的示意图; [0029] 图6为本公开三态门的示意图。 具体实施方式[0030] 应该指出,以下详细说明都是示例性的,旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。 [0031] 需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。 [0032] 实施例一,本公开提供了载波相位密集调制装置; [0033] 如图1所示,载波相位密集调制装置,包括:载波信号源; [0034] 所述载波信号源发出载波信号,载波信号经过电压跟随器处理后送入波长环输入端; [0035] 所述波长环均为一条金属波导线,所述金属波导线本体围绕成圆环,所述金属波导线的输入端和金属波导线的输出端不连接;输入端和输出端均不封闭,输入端和输出端共同组成了圆环的缺口;所述金属波导线外围沿圆周方向均匀分布若干个波导连接器,所述波导连接器一端与金属波导线连接,所述波导连接器的另外一端与对应的三态门连接,所述三态门的控制端与待发射装置连接,所述三态门的输出端与发射装置连接; [0036] 波长环对载波信号进行相位密集调制,载波信号被波长环相位调制后,按照所调制的相位将载波信号通过对应相位的波导连接器送入三态门的输入端,所述待发射信号与调制后的载波信号进行叠加,叠加后,通过三态门的输出端发射给发射装置,最后通过发射装置将信号发射出去。 [0037] 作为一个或多个实施例,所述金属导线外围沿圆周方向均匀分布若干个波导连接器,所述波导连接器分别被设置在相位为0、 的位置。 [0038] 作为一个或多个实施例,波长环对载波信号进行相位密集调制,载波信号被波长环相位调制后,按照所调制的相位将载波信号通过对应相位的波导连接器送入三态门的输入端;具体步骤包括: [0039] 对载波信号,进行相位调制; [0040] 在相位调制的过程中,第一个被调制的载波信号的相位为φ0;φ0是载波信号的初始相位;第二个被调制的载波信号的相位为 以此类推,第i个被调制的载波信号的相位为 最后一个被调制的载波信号的相位为 m为正整数;i的取值范围是1到2m; [0041] 载波信号被波长环相位调制后,按照所调制的相位将载波信号通过对应相位的波导连接器送入三态门的输入端; [0042] 第一个被调制的载波信号通过相位为0的波导连接器送入三态门的输入端; [0043] 第二个被调制的载波信号通过相位为 的波导连接器送入三态门的输入端; [0044] 第i个被调制的载波信号通过相位为 的波导连接器送入三态门的输入端; [0045] 最后一个被调制的载波信号通过相位为 的波导连接器送入三态门的输入端。 [0046] 作为一个或多个实施例,相位调制具体步骤为: [0047] [0048] 其中,yn(x,t)表示第n路相位调制后的载波信号;x表示调制前的载波信号;t表示时间;Am表示载波信号的振幅;w表示载波信号的频率;k表示波数,φ0表示载波信号的初始相位;n的取值范围是1到2m-1。 [0049] 如图5所示,假设波长环上的波导连接器为16个,编号为0-15,则波长环的金属导线的一端为载波信号输入端,波长环金属导线的另外一端为的载波信号的输出端。编号0到15的波导连接器分别实现调制载波信号的发射,被调制的载波信号利用三态门与待发射的一路信号叠加后,通过天线发射出去。 [0050] 当待发射信号有多路时,待发射信号寻找空闲的三态门,通过空闲三态门实现待发射信号的发射。相位相差180度的两个载波禁止在同一方向上使用,发射天线都具有方向性,可以在不同方向上使用。 [0051] 实施例二,本公开提供了载波相位密集调制方法; [0052] 载波相位密集调制方法,包括: [0053] 载波信号源发出载波信号,载波信号经过电压跟随器处理后送入波长环输入端; [0054] 所述波长环均为一条金属波导线,所述金属波导线本体围绕成圆环,所述金属导线的输入端和金属波导线的输出端不连接;输入端和输出端均不封闭,输入端和输出端共同组成了圆环的缺口;所述金属波导线外围沿圆周方向均匀分布若干个波导连接器,所述波导连接器一端与金属波导线连接,所述波导连接器的另外一端与对应的三态门连接,所述三态门的控制端与待发射信号连接,所述三态门的输出端与发射装置连接; [0055] 波长环对载波信号进行相位密集调制,载波信号被波长环相位调制后,按照所调制的相位将载波信号通过对应相位的波导连接器送入三态门的输入端,所述待发射信号与调制后的载波信号进行叠加,叠加后,通过三态门的输出端发射给发射天线,最后通过发射天线将信号发射出去。 [0056] 作为一个或多个实施例,所述金属波导线外围沿圆周方向均匀分布若干个波导连接器,所述波导连接器分别被设置在相位为0、 的位置。 [0057] 作为一个或多个实施例,波长环对载波信号进行相位密集调制,载波信号被波长环相位调制后,按照所调制的相位将载波信号通过对应相位的波导连接器送入三态门的输入端;具体步骤包括: [0058] 对载波信号,进行相位调制; [0059] 在相位调制的过程中,第一个被调制的载波信号的相位为φ0;φ0是载波信号的初始相位;第二个被调制的载波信号的相位为 以此类推,第i个被调制的载波信号的相位为 最后一个被调制的载波信号的相位为 m为正整数;i的取值范围是1到2m; [0060] 载波信号被波长环相位调制后,按照所调制的相位将载波信号通过对应相位的波导连接器送入三态门的输入端; [0061] 第一个被调制的载波信号通过相位为0的波导连接器送入三态门的输入端; [0062] 第二个被调制的载波信号通过相位为 的波导连接器送入三态门的输入端; [0063] 第i个被调制的载波信号通过相位为 的波导连接器送入三态门的输入端; [0064] 最后一个被调制的载波信号通过相位为 的波导连接器送入三态门的输入端。 [0065] 作为一个或多个实施例,相位调制具体步骤为: [0066] [0067] 其中,yn(x,t)表示第n路相位调制后的载波信号;x表示调制前的载波信号;t表示时间;Am表示载波信号的振幅;w表示载波信号的频率;k表示波数,φ0表示载波信号的初始相位;n的取值范围是1到2m-1。 [0068] 目前的复用以及调制方式: [0069] x(t)=AMsin(2πfjt+φn) (1) [0070] 区分信号状态分为三种方式,第一种,振幅大小不同,表示信号---称为调幅模式。 [0071] 最早广播使用该模式。存在缺点,容易受到干扰,携带信号容量低。 [0072] 第二种,以不同频率表示信号,称为调频模式。这种效果好,抗干扰能力强。广泛使用、 [0073] 第三种:不同相位角表示信号---称为调相模式。 [0074] 在数字通信中使用。在目前技术状态下,三种调制方式都存在密集调制,识别不容易,携带信号容量低等问题。 [0075] 尽管目前3、4、5G移动通信都实现数字通信,以脉冲表达数字信号。但是在无线空间信道传播的物理信号,仍然是脉冲外形,脉冲内仍然是一段正弦电磁波形式,如图2所示。 [0076] x(t)=AMsin(2πfjt+φn),无线信道的频率资源使用枯竭,频率资源几乎用完。 [0077] 中国国内对5G使用的频率3.3--3.6GHz,和4.8--5GHz。 [0078] 5G信道的频率适用范围: [0079] B=Δf=3.6GHz-3.3GHz=300MHz [0080] B2=5-4.8=0.2GHz=200MHz [0081] 香农原理:最大信息传输容量 [0082] [0083] 式中,C--信道传输容量;S---信号;B--信道带宽;N--噪声 [0084] 频率复用范围受限,大力开发相位调制、精密调制称为未来技术选择[0085] 波长相位调制法,空间一个波长,正弦波函数对应的空间相位角2π,均匀分成有数等分,表示信号。调制容易精确实现,如图3所示。 [0086] 相位角调制:Δθ=22.5° [0087] 技术上如何实现,采用空间相位角转换为时间相位角 [0088] 电磁波波函数一般表达式: [0089] [0090] [0091] 令ωt=22.5时, [0092] [0093] 得到 [0094] 波长16等分,等分点作为取样点,输出波相邻相位差就是22.5 [0095] 如图4所示,载波信号源输入到波长环波导的入口端: [0096] [0097] 波长环第一个分支出口,输出电磁波函数比入口电磁波相位角滞后22.5度,写成[0098] [0099] 对应第N分支出口,输出电磁波比波长环入口电磁波滞后22.3*N [0100] [0101] 数字信号的加载方法:如并行发送,一次可以发送16位数字信号[0102] 如图6所示,对应模式,数字信号作为三态门控制端信号。控制端为高电平数字1时,三态门开通,处于低阻状态,电磁波信号顺利通过,通过持续时间为数字信号的脉冲宽度。数字信号为0时,低电平状态,三态门关闭。输出端为0。 [0103] 也可以串行输入,可以发送16路串行数据信号,每一路数字信号作为三态门的控制信号。与串行连接有变化,变化不大。 [0104] 对于5G通信带宽,带宽500MHz,如果载波间隔。可以实现载波密集模式。以目前信道间隔,采用相位角密集通信模式,可以提高16倍通信容量。 [0105] 以上所述仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。 |