Эквалайзер OFDM

Выравнивание данных OFDM с использованием оценок канала

Библиотека:
Беспроводная панель инструментов HDL/модуляция

Описание

Блок уравнивателя OFDM выравнивает данные OFDM с использованием оценок канала. Блок поддерживает алгоритмы нулевого форсирования (ZF) и минимальной среднеквадратической ошибки (MMSE) для выравнивания каналов в частотной области. Блок принимает символы данных, оцененный канал (hEst) и оцененную длину канала на один символ (hEstLen) портов данных и действительных и управляющих портов загрузки. Блок выводит выровненный порт данных и допустимый порт управления.

Этот блок можно использовать для выравнивания эффектов канала в различных стандартах связи, таких как долгосрочная эволюция (LTE) [1], 5G новый стандарт радиосвязи (NR) TS 38.212 [2] и беспроводная локальная сеть (WLAN) [3].

Блок обеспечивает интерфейс и архитектуру, подходящие для генерации кода HDL и развертывания аппаратного обеспечения.

Порты

Вход

развернуть все

`data` - данные OFDM
скаляр

Данные OFDM, заданные как скаляр с комплексными значениями.

double и single типы данных поддерживаются для моделирования, но не для генерации кода HDL.

Типы данных: single | double | int8 | int16 | int32 | signed fixed point

`hEst` - Оценочные данные канала
скаляр

Оцененные данные канала, заданные как скаляр с комплексным значением.

Тип входных данных должен быть fixdt(1,k,m), где k меньше или равно 30, а m меньше k.

double и single типы данных поддерживаются для моделирования, но не для генерации кода HDL.

Типы данных: single | double | int8 | int16 | fixed point

`valid` - Управление для указания действительных входных данных
скаляр

Управление для указания допустимых входных данных, указанных как логический скаляр.

Этот порт является управляющим сигналом, указывающим, когда значения входных данных и порта hEst являются действительными. Когда это значение равно 1блок захватывает значения из входных портов данных и hEst. Когда это значение равно 0, блок игнорирует значения на входных портах данных и hEst.

Типы данных: Boolean

`hEstLen` - Длина расчетного канала на символ
скаляр

Длина оцененного канала на символ, заданная как скаляр в диапазоне от 2 до 65536.

Для поддержки минимального количества поднесущих на символ этот тип данных должен быть fixdt(0,k,0), где k больше или равно 2.

double и single типы данных поддерживаются для моделирования, но не для генерации кода HDL.

Типы данных: single | double | int8 | int16 | int32 | fixed point

`loadhEst` - Контроль оценок канала
скаляр

Управление оценками канала, указанное как логический скаляр.

Когда это значение равно 1блок загружает оценки канала до длины оценки канала, заданной входным портом hEstLen. hEstLen отбирают в loadhEst.

Когда это значение равно 0, и вход 1блок выполняет выравнивание с предварительно отобранными входными значениями hEstLen и сохраненными входными значениями hEst. Если ранее выбранное значение hEstLen недоступно, блок выполняет выравнивание с мгновенными входными данными, hEst и nVar. Дополнительные сведения см. в разделе Алгоритмы.

Типы данных: Boolean

`nVar` - Дисперсия шума
скаляр

Дисперсия шума, заданная как скаляр.

При допустимом вводе: 1блок выполняет выборку порта nVar. Это значение должно иметь тип данных fixdt(0,k,m), где k меньше или равно 16, а m меньше или равно k.

double и single типы данных поддерживаются для моделирования, но не для генерации кода HDL.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите для параметра метода выравнивания значение MMSE.

Типы данных: single | double | uint8 | uint16 | fixed point

`reset` - Сброс внутренних состояний
скаляр

Сброс внутренних состояний блока для запуска с новыми данными, заданными как скаляр.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, выберите параметр Enable reset input port.

Типы данных: Boolean

Продукция

развернуть все

`data` - Комплексные выходные данные
скаляр

Сложные выходные данные, возвращаемые в виде скаляра. Тип выходных данных совпадает с типом входных данных.

Типы данных: single | double | int8 | int16 | int32 | signed fixed point

`valid` - Указывает допустимые выходные данные
скаляр

Указывает допустимые выходные данные, возвращаемые как логический скаляр.

Этот порт является управляющим сигналом, указывающим, когда порт вывода данных является действительным. Когда выборки данных доступны на порту вывода данных, блок устанавливает это допустимое значение вывода в 1.

Типы данных: Boolean

Параметры

развернуть все

`Equalization method` - Метод выравнивания
`ZF` (по умолчанию) | `MMSE`

Выберите метод выравнивания. Дополнительные сведения о методах выравнивания см. в разделе Алгоритмы.

`Maximum length of channel estimate per symbol` - Максимальная длина оценки канала на символ
`52` (по умолчанию) | целое число в диапазоне от 2 до 65, 536

Укажите максимальную длину оценки канала на символ.

Для поддержки минимального количества поднесущих на символ, которое равно 2, тип данных входа hEstLen должен быть fixdt(0,k,0), где k больше или равно 2.

`Enable reset input port` - Сигнал сброса
`off` (по умолчанию) | `on`

Выберите этот параметр для активизации входного порта сброса.

Примеры модели

Equalize OFDM Data Using Channel Estimates

Выравнивание данных OFDM с использованием оценок канала

Используйте блок уравнивателя OFDM для выравнивания поднесущих данных с использованием оценок канала. В этом примере модель использует первый кадр для оценки канала, сохраняет оценки и выравнивает оставшиеся кадры, используя сохраненные оценки канала. Подсистема алгоритма HDL в этом примере поддерживает генерацию кода HDL.

Алгоритмы

развернуть все

Блок уравнивателя OFDM поддерживает алгоритмы ZF и MMSE для выравнивания каналов в частотной области. Блок сохраняет оцененную канальную информацию для выравнивания символов OFDM и генерирует выровненный выходной сигнал с использованием этих алгоритмов.

Последовательность операций блока уравнивателя OFDM реализуется с использованием следующих блоков подсистемы: выборка и управляющая информация, сохранение и извлечение оценок канала и выравнивание ZF/MMSE. На этом рисунке показаны эти блоки.

OFDM Equalizer block architecture

Блок Sample and control information осуществляет выборку и проверку входного сигнала hEstLen на основе входного сигнала loadhEst, проверяет входные сигналы hEst и nVar на основе входного сигнала validIn и выводит дискретизированный выходной сигнал hEstOut, выходной сигнал nVarOut и сигналы управляющей информации, которые используются для хранения и извлечения информации канала. Канал сохранения и извлечения оценивает блок сохранения и извлечения канала с использованием ОЗУ и коммутаторов. Блок выравнивания ZF/MMSE выполняет выравнивание ZF или MMSE с использованием этих уравнений. Входной порт nVar доступен, если для параметра метода выравнивания установлено значение MMSE.

Алгоритм ZF:

$_{dataOutp} = (_{}^{} hEstp * \times_{} dataInp) / |_{}^{hEstp}$ | 2
Алгоритм MMSE:

$_{dataOutp} = (_{}^{} hEstp * \times_{} dataInp)/(_{|}^{} hEstp | 2_{+}$ nVarp)

В этих уравнениях

dataIn является демодулированным выходом, предоставляемым в качестве входа в блок
hEst - расчетный канал
hEst * является эрмитом оценочного канала
dataOut - выравниваемый выходной сигнал.
nVar - дисперсия шума
p равно 0, 1,.... NSPS, где NSPS - количество поднесущих на символ.

На этом рисунке показана операция с блоком-образцом при установке для параметра метода выравнивания значения ZF.

Timing diagram showing OFDM Equalizer block operation

На этом рисунке показаны три символа (символ 1, символ 2 и символ 3), введенные в порт dataIn. Когда входной параметр validIn имеет значение 1 (high), а входным значением loadHest является 1 (high), блок отсчитывает входное значение hEstlLen, которое равно 72 в этом примере. На основе значения hEstLen для символа 1 блок обеспечивает выровненный выход для мгновенных входных значений hEst. Когда значение loadHest изменяется на 0 (низкий), блок сохраняет значения hEst и выдает выровненный выходной сигнал для символа 2 на основе сохраненных значений hEst. Значение hEstLen остается прежним до тех пор, пока значение loadHest не изменится на 0 (низкий). Аналогично, для символа 3 блок обеспечивает выровненный выход для мгновенных значений hEst на основе значения hEstLen, которое равно 52 в этом примере.

Время ожидания

На этом рисунке показан пример выходных данных блока уравнивателя OFDM при установке параметра метода выравнивания в значение MMSE и Максимальная длина оценки канала для параметра символа 52. Задержка блока составляет 92 тактовых цикла.

Работа

Производительность синтезированного HDL-кода зависит от цели и вариантов синтеза.

В этой таблице показаны результаты синтеза данных о ресурсах и рабочих характеристиках блока при установке для параметра метода выравнивания значения MMSE, Максимальная длина оценки канала для параметра символа 52и порт hEstLen в 20. Входные данные имеют тип данных fixdt(1,28,16). Созданный HDL предназначен для платы оценки Xilinx ® ^Zynq ® - 7000 ZC706. В конструкции достигается тактовая частота 244,6 МГц.

Ресурс	Используемый номер
LUT среза	7380
Регистры среза	8063
DSPs	24
Блокировать RAM	0

Ссылки

[1] 3GPP TS 36.211 версии 14.2.0 версии 14. «Физические каналы и модуляция». LTE - усовершенствованный универсальный наземный радиодоступа (E-UTRA).

[2] 3GPP TS 38.212. "НР; мультиплексирование и канальное кодирование. "Проект партнерства 3-го поколения; Техническая спецификация на сеть радиодоступа группы.

[3] «Спецификации управления доступом к среде беспроводной локальной сети (MAC) и физического уровня (PHY)». IEEE Std 802.11 - 2012.

Расширенные возможности

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

Этот блок поддерживает генерацию кода C/C + + для режимов ускорения ^Simulink ® и быстрого ускорения, а также для генерации компонентов DPI.

Создание кода HDL
Создание кода Verilog и VHDL для проектов FPGA и ASIC с использованием Coder™ HDL.

HDL Coder™ предоставляет дополнительные опции конфигурации, которые влияют на реализацию HDL и синтезированную логику.

Архитектура HDL

Этот блок имеет единую архитектуру HDL по умолчанию.

Свойства блока HDL

ConstrainedOutputPipeline	Количество регистров для размещения на выходах путем перемещения существующих задержек в рамках проекта. Распределенная конвейерная обработка не перераспределяет эти регистры. Значение по умолчанию: `0`. Дополнительные сведения см. в разделе ConstrainedOutputPipeline (кодер HDL).
InputPipeline	Количество входных ступеней трубопровода для вставки в сформированный код. Распределенная конвейерная обработка и конвейерная обработка с ограниченным выходом могут перемещать эти регистры. Значение по умолчанию: `0`. Дополнительные сведения см. в разделе InputPipeline (кодер HDL).
OutputPipeline	Количество выходных ступеней трубопровода для вставки в сформированный код. Распределенная конвейерная обработка и конвейерная обработка с ограниченным выходом могут перемещать эти регистры. Значение по умолчанию: `0`. Дополнительные сведения см. в разделе Выходной конвейер (кодер HDL).

Ограничения

Невозможно создать HDL для этого блока в переустановляемой синхронной подсистеме (кодере HDL).

См. также

Блоки

Блок оценки канала OFDM

Функции

nrEqualizeMMSE (5G Панель инструментов) | lteEqualizeMMSE(Панель инструментов LTE) | lteEqualizeZF(Панель инструментов LTE)

Представлен в R2021a

Документация

Эквалайзер OFDM

Описание

Порты