周宇，周進

中國信息通信研究院西部分院（重慶信息通信研究院），重慶，400000

0 引言

社會發(fā)展中，人們對通信的依賴性逐漸增強，以5G通信信號處理系統(tǒng)為例，其設(shè)計質(zhì)量受到廣泛關(guān)注。在實際應(yīng)用過程中，“5G天線”等技術(shù)的使用，進一步提升了通信質(zhì)量與速度，但是，在發(fā)展過程中，它也面臨著很大挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)在通信設(shè)備設(shè)計難度的增加。

1 5G通信信號處理系統(tǒng)的硬件構(gòu)成

2 5G通信信號處理系統(tǒng)的設(shè)計

2.1 設(shè)計發(fā)射通道

設(shè)計發(fā)射通道時，要綜合考慮不同因素的影響，從本質(zhì)上講，發(fā)射通道設(shè)計目標是為調(diào)制系統(tǒng)提供便利，它是在“基帶發(fā)生器”模塊下進行，可以促進基帶信號更具可靠性和安全性。在這個過程中，還能安全發(fā)送“RF源調(diào)制”電路載波，讓其轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的“數(shù)字調(diào)制信號”，通常來說，范圍為400～6000MHz，只有這樣，才能確保5G通信信號朝著高速發(fā)射方向進行，滿足用戶各項使用需求[3]。

圖1 發(fā)射通道示意圖

除此之外，對于發(fā)射通道，在設(shè)計過程中，還應(yīng)把調(diào)制器“RF”輸出端口當作“400～6000MHz”間的“下行”調(diào)制信號，將“數(shù)字穩(wěn)幅電路”與“多波段射頻濾波器組”當作對應(yīng)的媒介，促進信號輸送更加“快捷”“安全”和“高效”，滿足天線實際要求。由此可見，實現(xiàn)寬帶“IQ調(diào)制器”的有效應(yīng)用，既可以實現(xiàn)信號的有效調(diào)制，又能將系統(tǒng)發(fā)射通道功率控制在合理范圍內(nèi)，以大容量“接口”，促進射頻調(diào)制信號輸出朝著高速化發(fā)展，確保各類數(shù)據(jù)信號傳輸更加有效和便捷[5]。

2.2 物理層安全信號強化技術(shù)設(shè)計

在物理層安全信號設(shè)計過程中，信道預(yù)判和數(shù)據(jù)發(fā)射兩個階段尤其重要。設(shè)計5G通信信號處理系統(tǒng)時，技術(shù)人員應(yīng)格外關(guān)注。一方面，以數(shù)據(jù)發(fā)射階段為例，要想增強安全性，就要對配置進行優(yōu)化，將系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)流進行有效整合，實現(xiàn)信息的高效傳遞，最終形成“波束賦形”。這類數(shù)據(jù)經(jīng)過矩陣進行處理后就可以轉(zhuǎn)化為發(fā)射信號，以天線為載體，再轉(zhuǎn)化成“預(yù)編碼”，這樣可以使得“波束賦形”更具便捷性與可行性，實現(xiàn)了信號的安全設(shè)計目標。為了確保信號安全，使得“信號監(jiān)聽”可能性得以降低，防止監(jiān)聽者獲取有效信號，通常需要在信號中加入“人工噪聲”，此種設(shè)計可以達到良好的“防監(jiān)聽”效果。同時，這類方式會干擾信號“接收端”和“發(fā)射端”，進而對通信系統(tǒng)用戶實際使用造成不良影響。針對此類缺陷，在設(shè)計過程中，就要利用“zf預(yù)編碼技術(shù)”，處理人工噪聲，再添加至“發(fā)送端”，進一步削弱“信息通信用戶”干擾，達到“監(jiān)聽”干擾效果。利用人工噪聲，可能會導致“信號監(jiān)聽信道”出現(xiàn)惡化，然而，若是發(fā)射機功率有限，利用“人工噪聲”，在某種程度上可以將“數(shù)據(jù)信號發(fā)射功率”減少，促使期望用戶“SINR”降低。在此基礎(chǔ)上，想要確?！叭斯ぴ肼暋焙汀皵?shù)據(jù)信號”間的數(shù)據(jù)信號得到合理配置，就要將“通信信號處理系統(tǒng)”安全速率性能加以提升[6]。

另一方面，在信道預(yù)判階段，“劃分訓練過程”有很多環(huán)節(jié)，只有明確了“導頻序列”，才能發(fā)射信號。對于信號“接收端”，一開始會收到“正確校正信號”，并且重新開展新的“導頻序列”發(fā)射，這時候，人工噪聲不會使得“導頻序列”造成太大影響，赴信號監(jiān)聽則會產(chǎn)生明顯影響。接收端完成信道預(yù)判后，還要朝“發(fā)射端”反饋相應(yīng)的“預(yù)判信息”，等到“發(fā)射端”將反饋結(jié)果加以整合后，可以確?！癈SI”更具精確性。一般情況下，“預(yù)測精度”和“導頻序列長度”之間為“正相關(guān)”，同時將“人工噪聲”和“導頻信號”發(fā)射，能夠得到良好的“反饋結(jié)果”。采用這種方式，可以在“低導頻功率”背景下，進行重復校正，提升“CSI”精確度，進而將“人工噪聲”投入精度加以提升，防止傳輸過程中，對“正常信號”產(chǎn)生負面作用，且面對監(jiān)聽信號，也能實現(xiàn)有效干擾。

以上“重復校正”和“反饋”方案，具有一定的可行性。但是需要重復進行相應(yīng)的“校正”和“反饋”動作，對于資源的投入，存在重復特征，既影響通信質(zhì)量，還不利于通信效率的提升。因此，就要通過“導頻雙向校正”的設(shè)計方式，將“接收端”引入“信號校正”中，促進信號“雙向校正”，使得工作更具高效性[7]。

2.3 設(shè)計獨立本振模塊

圖2 獨立本振設(shè)計示意圖

2.4 設(shè)計接收通道

在5G通信信號處理系統(tǒng)中，高速數(shù)據(jù)接收通道有著不可替代性，設(shè)計主要目標就是促進射頻信號能夠有序變頻，實現(xiàn)射頻信號和“中頻頻率”的有機融合，這樣不僅能夠提升系統(tǒng)本身的信號分析處理能力，還能強化“寬帶”中頻處理功能。具體設(shè)計時，要在系統(tǒng)中加入“程控步進衰減器”和“低噪聲放大器”，這樣可以獲得良好效果，重點體現(xiàn)在兩個方面：一方面，將系統(tǒng)自身小信號接收“靈敏度”增強；另一方面，實現(xiàn)信號電平“衰減量”的有效調(diào)節(jié)，促進數(shù)據(jù)接收通道設(shè)計更加科學，確保后端電路處理標準與實際設(shè)計相適應(yīng)。如果5G通信數(shù)據(jù)利用“低通濾波器”，這時濾波器就會自動過濾，將超過測量頻率范圍之外的信號有效過濾，避免這類信號對系統(tǒng)運行造成不良影響，最終提升系統(tǒng)安全性與可靠性。

3 5G通信信號處理系統(tǒng)設(shè)計的未來發(fā)展方向

在5G通信信號處理系統(tǒng)的設(shè)計過程中，未來發(fā)展方向可以從兩個方面進行。

（1）推進數(shù)字信號處理技術(shù)與微處理器的有機融合。5G通信中，數(shù)字信號處理技術(shù)的實現(xiàn)，是在“設(shè)備載體”基礎(chǔ)上開展的，能夠確保操作更具多元化特征，對于搭載的設(shè)備，要具備“普適性”，這樣面對不同操作工序，就可以設(shè)定對應(yīng)的“執(zhí)行命令”，從而實現(xiàn)處理精度的提升。5G通信網(wǎng)絡(luò)中，“微處理器”發(fā)揮著重要作用，相對于傳統(tǒng)“中央處理器”，優(yōu)勢明顯，表現(xiàn)為傳輸快、體積小。5G通信信號處理系統(tǒng)的未來設(shè)計，如果實現(xiàn)了數(shù)字信號處理技術(shù)與微處理器的結(jié)合，則可應(yīng)用“微處理器”的集成操作相關(guān)功能，對指令進行邏輯化“操控”。同時，數(shù)字信號處理還能將“微處理器”的缺陷進行補充，從而有效利用“微處理器組件”，促進“多點操控”，將5G通信信號處理系統(tǒng)設(shè)計成本降低。

（2）促進內(nèi)核結(jié)構(gòu)優(yōu)化。在5G通信信號處理系統(tǒng)設(shè)計過程中，數(shù)字信號處理器對網(wǎng)絡(luò)通信非常重要，影響著信號的效率和功能，在數(shù)據(jù)信息處理中，實現(xiàn)“多節(jié)點”，則能符合通信網(wǎng)絡(luò)實際處理要求。因此，未來發(fā)展就要將“承接技術(shù)運行載體”進行多結(jié)構(gòu)優(yōu)化，這樣設(shè)備在單指令操控下，就可以對“多節(jié)點數(shù)據(jù)”進行同步處理，該目標的實現(xiàn)，不僅可以管控運營成本，還能將網(wǎng)絡(luò)運行質(zhì)量提升。

4 結(jié)語

綜上所述，想要從根源上提升5G通信信號處理系統(tǒng)的設(shè)計水平和質(zhì)量，相關(guān)人員就要樹立現(xiàn)代化思想，對5G通信技術(shù)進行正確認識和了解，理解其對社會發(fā)展的重要性，通過對5G通信信號處理系統(tǒng)設(shè)計進行重點研究和探索，實現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計朝著科學化和時代化方向的發(fā)展，進一步強化5G通信信號處理系統(tǒng)的設(shè)計功能，在提升其自身競爭力的同時，還能滿足人類社會對5G技術(shù)的發(fā)展要求，促進經(jīng)濟與社會效益的有機統(tǒng)一。