5G和调制与解调技术

5G的调制与解调技术

一、调研背景

随着科技的进步，人们的生活从飞鸽传书进入了互联网时代，而随着时代的推移，我们的移动网络经历了2G、3G、4G的时代，网络更新换代，使我们的生活也越来越快捷便利，足不出户便知晓天下事，而如今5G即将到来，这是更先进的一带网络，5G元年也即将开启。

二、调研目的

紧贴信号与系统课程内容，了解关于5G的相关知识与背景，联系实际更好的学习相关信号与系统课程内容，了解具体5G技术的调制与解调功能的开发与应用。

三、调研内容

1、什么是5G技术

5G的全称是第五代移动电话行动通信标准，也称第五代移动通信技术，目前公认5G为未来科技的基础技术，会从衣食住行等全方面影响我们的生活，人类社会将进入真正的全数字连接时代。

2、5G技术会给我们带来什么样的好处

5G技术除了我们众所周知的网速快，这项技术还有超低延迟、万物互联等诸多的先进特性，这些优点都是从5G网络扩展到智能手机、平板等科技产品之外的技术特性。

当然不可以不提的有点就是网速的问题，对于这几代网络来说，简单的打个比方，2G网络就好比是自行车，能走但是累，3G网络呢就相当于摩托车，跑的速度还行但是玩不好就得撞车，4G呢就相当于汽车，跑的快还安全基本上满足人们需求，但是5G就不一样了，那就相当于高铁甚至火箭，思想多块他多快，这样的网络速度，为我们探索其他的未知领域打下来更好的基础。

5G的毫秒级别的延迟也是史诗级的，由于网络请求和响应之间不能做到完全同步的级别所以才会出现延迟，4G网络大概是50毫秒左右，但是5G网络的延迟降低到了1-2毫秒的级别，几乎是大大降低了延迟性，这一优势为自动驾驶、医疗应用等智能领域取得了新的进展。

万物互联，这个词听起来是一个非常高端的词汇，没错他就是非常高端，目前的移动通信四代技术是围绕着移动手机来进行的，但是5G的时代，手机也仅仅是5G所覆盖的冰山一角而已，5G网络的覆盖面足以让成千上万的设备连接，从而达到万物互联的效果，据专家预测，到2025年之后全球会有三分之一的人口将被5G网络所覆盖，但这也仅仅是一个开始，未来的5G将无处不在。

3、5G的调制与解调原理

4、5G的调制算法

调制技术的演变，从3G到5G技术，调制技术做了如下变化：

对于5G NR，设定256QAM是为了提高系统容量，设定π/2-BPSK是为了提高小区边缘的覆盖。

5、5G调制映射的算法

6、调至幅度与归一化因子

在传输过程中，调制方式可能发生变化。为了使所有映射有一样的平均功率，需要对映射进行归一化。映射后的复数值乘上一个归一化的量，即可得到输出数据。归一化因子的值根据不同的调制模式而不同。

归一化因子计算方法：

所有星座点能量求平均后开方得到的就是波形幅度的平均值，其倒数就是归一化因子。拿16QAM举例：能量为2有4个星座点，为10有8个点（+/-1,+/-3i），为18有4个点，共有能量72+80+8=160，然后这16个点的等概率分布是16分之1，所以160除以16等于10，这是平均能量，其平均后的波形幅度为sqrt(10) 。

7、解调

调制解调是对应关系：调制简单，是直接的映射关系；解调复杂，因为有噪声的作用，所以是概率统计的过程。解调通用的算法是利用基于最大后验概率准则的对数似然比来计算调制信号的软比特信息。对于16QAM, 每个星座点用4bit来表示。I轴Q轴分别对应着2bit的数值组合。

解调是一个统计过程，在接收信号为y 时，最大化发送信号bm 的概率P(bm|y)。这便是最大后验概率。

根据贝叶斯公式：

每个星座点发生的概率是相同的，所以，最大化 P(bm|y) 和 P(y|bm) 最大化是等效的。当b0 从0变为1时，只有星座点的实数部分发生变化。

将对数似然比进行简化、等效后，得到解调公式：

四、调研总结

此次调研目的在与了解5G技术的调制与解调技术，经过调研资料和网络参考，从中获取了调制与解调的过程与方法，为今后的信号与系统课程打下一个简单的基础，有了比较浅层次的了解。