Введение

Модели Simulink®, описанные в этом примере, являются оптимизированными реализациями HDL фиксированной точки восстановления сетки ресурса SIB1 для 5G частотный диапазон 1 (FR1) NR. Этим примером является один из связанного набора, которые показывают рабочий процесс для разработки и развертывания поиска ячейки NR 5G и MIB и алгоритма восстановления SIB1 к оборудованию. Полный рабочий процесс показывают.

Каждый шаг в этом рабочем процессе продемонстрирован одним или несколькими связанными примерами.

Для общего описания того, как MATLAB и Simulink могут использоваться вместе, чтобы разработать развертываемые модели, см. Проект Радиосвязей для FPGAs и ASICs.

Восстановление SIB1 требует поиска ячейки, декодирования основного блока информации (MIB), восстановления сетки SIB1 (область сетки ресурса, содержащей CORESET0 и SIB1), и декодирующей PDCCH и PDSCH от сетки SIB1. Этот пример фокусируется на восстановлении сетки SIB1. Процесс восстановления MIB описан в примере Восстановления MIB HDL NR. Итоговые этапы декодирования описаны в Приемнике Нисходящего канала HDL NR Справочный пример MATLAB. Этот пример фокусируется на модели SIB1 Demodulation Simulink и использует ссылку MATLAB, чтобы сгенерировать тестовое воздействие и проверить поведение модели. Как последний шаг, пример показывает модель Simulink что восстановление MIB объединений и демодуляция SIB1, чтобы восстановить сетку SIB1 с основополосной формы волны.

После восстановления MIB содержимое MIB должно анализироваться и использоваться, чтобы определить распределение ресурсов CORESET0 вовремя и частоты. С этим знанием сетка SIB1 может быть OFDM, демодулируемым, когда его случай синхронизации достигнут.

Файловая структура

Этот пример использует эти файлы.

Модели Simulink

Словарь данных Simulink

КОД MATLAB

Демодуляция NR HDL SIB1

Этот рисунок показывает nrhdlSIB1Demodulation модель. Верхний уровень модели читает сигналы из базового рабочего пространства MATLAB, передает их подсистеме Демодуляции SIB1 и записывает выходные параметры обратно к рабочей области.

Интерфейс демодуляции SIB1

Подсистема Демодуляции SIB1 содержит экземпляр Input Scaling подсистема и nrhdlSIB1DemodulationCore модель - ссылка. Input Scaling подсистема масштабирует вход на коэффициент 0,875, обеспечивая высоту для последующих этапов обработки. nrhdlSIB1DemodulationCore алгоритм описан в следующем разделе.

Входные параметры

SIB1GridParamBus

Выходные параметры

coreset0ResourcesBus

coreset0OccasionBus

MIBBus

Состояния сигнала состояния

Структура модели - ссылки демодуляции SIB1

Эта схема показывает верхний уровень nrhdlSIB1DemodulationCore модель. Проект работает с данными IQ на уровне 61,44 МГц и требует параметров от успешного восстановления MIB. Сигнал запуска начинает операцию демодуляции SIB1 и может утверждаться, если все входные порты на шине paramsIn допустимы. Необходимо содержать значения на paramsIn константе на время демодуляции.

Первый этап обработки для демодулятора SIB1 является DDC. DDC берет входные данные на уровне 61,44 МГц, выполняет сдвиг частоты, чтобы сосредоточить CORESET0 и затем прореживает к 30,72 МГц с помощью фильтра полуполосы. Выходная частота дискретизации была выбрана, потому что это - минимальная полоса пропускания, требуемая выполнять степень 2 БПФ для максимальных размеров CORESET0 в SCS 15 и 30 кГц.

Демодулятор OFDM берет вход из DDC и выводит сетку SIB1, когда это получает сигнал запуска. Подсистема сконфигурирована, чтобы вычислить переменный БПФ размера с конфигурируемой длиной циклического префикса и защитными поднесущими. Размер БПФ выбран в зависимости от расстояния между поднесущими сетки SIB1. Для SCS 15 используется БПФ с 2048 точками, и для SCS 30 используется БПФ с 1024 точками. Они оба соответствуют частоте дискретизации 30,72 МГц. Длина циклического префикса варьируется во время демодуляции OFDM сетки SIB1 с учетом более длинного циклического подарка символов префикса на контурах полуподкадра. Количество защитных поднесущих используется, чтобы извлечь сетку SIB1 из полной полосы пропускания демодуляции.

DDC и подсистемы демодулятора OFDM требуют, чтобы значения настройки успешно демодулировали сетку SIB1. Эти значения вычисляются из результатов восстановления MIB. Подсистема Config SIB1 создает MIB из полезной нагрузки PBCH и анализирует pdcchSIB1Config поле, чтобы произвести coreset0Resources и coreset0TimingOccasion. coreset0Resources сигнал содержит смещение частоты от SSB до CORESET0 и полосы пропускания сетки ресурса CORESET0. coreset0TimingOccasion сигнал содержит смещение паза от даже голова системы координат SFN к первому проверенному пазу т.е. пазу в 2 системных системах координат. Проверенный паз, синхронизирующий подсистему смещения, преобразует coreset0TimingOccasion смещение паза к подсчету ссылок синхронизации. Шаблон SSB, индекс SSB и SSB, синхронизация ссылки используется для расчета ссылка синхронизации даже голова системы координат SFN, из которой может быть вычислено синхронизирующее ссылочное значение CORESET0. Счетчик ссылки синхронизации, синхронизируемый со ссылками обнаружения SSB, используется, чтобы отследить поток данных SIB1. Если сигнал запуска утверждается, startController ожидает ссылки синхронизации SIB1, чтобы достигнуть целевого смещения, вычисленного проверенным пазом, синхронизирующим подсистему смещения, и затем инициировал демодуляцию OFDM, чтобы начаться. Схема показывает пример ссылок синхронизации для проверенного SSB, даже голова системы координат и случай синхронизации CORESET0. Эти смещения зависят от настройки ячейки передачи.

Setup симуляции демодуляции SIB1

Блок-схема показывает настройку симуляции, реализованную этим примером. Функции 5G Toolbox используются, чтобы сгенерировать тестовую форму волны. Код ссылки MATLAB затем используется, чтобы выполнить шаги, требуемые для восстановления MIB - поиск SSB, демодуляция и декодирование. Результаты обеспечивают входные данные для этапа демодуляции SIB1. Тот же вход передается и MATLAB и реализациям Simulink демодуляции SIB1, и выходные сетки непосредственно сравнены. simulink сетка проверяется при помощи ссылки MATLAB, чтобы закончить операцию восстановления SIB1 путем декодирования PDCCH и затем PDSCH.

Симуляция демодуляции SIB1

Используйте runSIB1DemodulationModel скрипт, чтобы запустить симуляцию демодуляции SIB1. Скрипт отображает свой прогресс в командной строке MATLAB и производит графики вводов и выводов для анализа. Испытательный стенд поддерживает несколько случаев симуляции. Полный набор случаев и их параметры, показывают. Этот пример показывает результаты рабочего "SimCase 1". Сетки ресурса, произведенные MATLAB и Simulink, отображены наряду с различием между ними и их относительной среднеквадратической ошибкой (MSE). Это проверяет, что реализация Simulink тесно совпадает со ссылкой MATLAB. Графики сетки помечены, чтобы подсветить декодируемый PDCCH и PDSCH. Заключительный этап скрипта декодирует сетку Simulink SIB1, чтобы гарантировать ее правильность.

    Simulation Case    SSB Pattern    Subcarrier Spacing Common    PDCCH Config SIB1    SNR dB    Strongest SSB index    Lmax
    _______________    ___________    _________________________    _________________    ______    ___________________    ____

      "SimCase 1"       "Case C"                 30                       164             50               4              8  
      "SimCase 2"       "Case B"                 15                       100              5               7              8  
      "SimCase 3"       "Case A"                 30                         4             20               2              8  
      "SimCase 4"       "Case A"                 15                        84              7               0              4  

runSIB1DemodulationModel;

Generating test waveform.
Searching for SSBs using MATLAB reference.
Demodulating the strongest SSB using MATLAB reference.
Decoding the demodulated SSB using MATLAB reference.
Demodulating the SIB1 grid using MATLAB reference.
Demodulating the SIB1 grid using Simulink model.
Running nrhdlSIB1Demodulation.slx
### Starting serial model reference simulation build
### Successfully updated the model reference simulation target for: nrhdlSIB1DemodulationCore

Build Summary

Simulation targets built:

Model                      Action                       Rebuild Reason                                        
==============================================================================================================
nrhdlSIB1DemodulationCore  Code generated and compiled  nrhdlSIB1DemodulationCore_msf.mexa64 does not exist.  

1 of 1 models built (0 models already up to date)
Build duration: 0h 1m 23.925s
..........
MATLAB and Simulink grids relative MSE : -60.7415 dB
PDCCH RMS EVM: 0.611%
DCI successfully decoded from Simulink grid.
SIB1 successfully decoded from Simulink grid.

Модель восстановления сетки SIB1

nrhdlSIB1GridRecovery модель комбинирует модель демодуляции SIB1 (nrhdlSIB1DemodulationCore) с этими двумя образцами модели для Декодирования SSB и Обнаружения SSB (nrhdlSSBDecodingCore и nrhdlSSBDetectionFR1Core) создать полное внедрение системы восстановления сетки SIB1. Эта модель может использоваться, чтобы восстановить сетку SIB1 с основополосных форм волны 5G.

Используйте runSIB1GridRecoveryModel скрипт, чтобы запустить эту модель и выдержать сравнение со ссылкой MATLAB. Чтобы ускорить симуляцию, часть поиска ячейки алгоритма выполняется в MATLAB. Если самый сильный SSB был определен, simulink модель используется, чтобы повторно получить, демодулировать и декодировать SSB, и затем сетка SIB1 демодулируется.

Сигналы состояния от детектора SSB и декодера используются, чтобы указать значения, требуемые демодулятором SIB1. Когда bchStatus достигает состояния 4, указывая, что успешный MIB декодирует, обработка демодуляции SIB1 запускается. Если случай синхронизации достигнут, сетка SIB1 является демодулируемым OFDM и выход.

Генерация HDL-кода и результаты реализации

Чтобы сгенерировать HDL-код для этого примера, у вас должен быть продукт HDL Coder™. Используйте makehdl и makehdltb команды, чтобы сгенерировать HDL-код и испытательный стенд HDL для nrhdlSIB1Demodulation/SIB1 Demodulation или nrhdlSIB1GridRecovery/SIB1 Grid Recovery подсистемы. Получившийся HDL-код синтезировался для оценочной платы Xilinx® Zynq®-7000 ZC706. Таблица показывает место сообщения и результаты использования ресурса маршрута. Проект соответствует синхронизации с тактовой частотой 150 МГц.

Использование ресурса для nrhdlSIB1Demodulation модели:

       Resource        Usage
    _______________    _____

    Slice Registers    11843
    Slice LUTs          6877
    RAMB18                19
    RAMB36                 6
    DSP48                 33

Использование ресурса для nrhdlSIB1GridRecovery модели:

       Resource        Usage
    _______________    _____

    Slice Registers    94857
    Slice LUTs         46916
    RAMB18                36
    RAMB36                11
    DSP48                276

Чтобы развернуть nrhdlSIB1GridRecovery модель в аппаратную платформу и восстановить SIB1 с от воздушных сигналов, см. Развернуть Примеры готовых узлов HDL NR на примере SoCs.