Введение

Модель в этом примере генерирует основополосную форму волны, заданную 3GPP TS 36.211. Форма волны включает первичный сигнал синхронизации (PSS), вторичный сигнал синхронизации (SSS), специфичные для ячейки опорные сигналы (CRS) и основной блок информации (MIB) для передачи через физический канал телевизионного вещания (PBCH) для нескольких антенн. Модель поддерживает динамическое изменение NCellID и NDLRB. Проект передатчика MIMO оптимизирован для генерации HDL-кода и, когда реализовано на FPGA, это может использоваться, чтобы передать сигналы MIMO в режиме реального времени по воздуху. Проект MIMO помогает процессу декодирования в присутствии LTE, исчезающего канал. Этот пример поддерживает 1, 2, или 4 антенны и использует разнообразие передачи, как задано в [1].

Архитектура, представленная в этом примере, расширяема и допускает интегрирование дополнительных физических каналов передачи, таких как физический нисходящий канал управления (PDCCH), физический нисходящий канал совместно использованный канал (PDSCH), физический канал индикатора формата управления (PCFICH) и физический канал индикатора HARQ (PHICH).

Архитектура и настройка

Этот рисунок показывает архитектуру Передатчика HDL LTE с PSS, SSS, CRS и цепями передачи PBCH.

Входная частота дискретизации принята, чтобы быть на уровне 10,24 МГц. PSS, SSS, PBCH и сигналы CRS сгенерированы параллельно, на основе входной настройки. Единый поток PSS и сигналов SSS используется для всех антенн. Несколько потоков данных PBCH сгенерированы для нескольких антенн посредством отображения слоя и предварительного кодирования этапов. Каждая антенна сопоставлена с соответствующим сегментом памяти LTE, который измерен, чтобы сохранить один подкадр выборок данных о LTE. Эти сгенерированные потоки данных записаны в сегмент памяти LTE, соответствующий сгенерированным индексам, на основе выхода готовый сигнал LTE Модулятор OFDM. Затем данные считываются из всего сегмента памяти LTE параллельно, модулируются и передаются на антеннах одновременно. Блок LTE OFDM Modulator использует БПФ с 2048 точками, чтобы поддержать весь NDLRBs.

В этом примере передатчик передает LTE сигналы MIMO для следующих настроек:

        Property              Value       
    ________________    __________________

    Duplex mode         FDD               
    CellRefP            1/2/4             
    Bandwidth           1.4 - 20 MHz      
    Cyclic prefix       Normal/Extended   
    Initial subframe    0                 
    Initial frame       0                 
    Ng                  Sixth/Half/One/Two
    PHICH duration      Normal/Extended   

Структура модели в качестве примера

Структуру верхнего уровня ltehdlTransmitter модели показывают ниже. Можно сгенерировать HDL-код для LTE HDL подсистема Передатчика MIMO.

Введите запускаются, импульсный сигнал инициировать передачу. Можно сконфигурировать другие параметры, включая NDLRB, NCellID, Циклический префикс, Ына, длительность PHICH и CellRefP в рабочей области после загрузки или открытия ltehdlTransmitter.slx модель. ltehdlTransmitter_init.m скрипт выполняется автоматически InitFcn модели 'callback'. Этот скрипт конфигурирует отдельные блоки в LTE HDL подсистема Передатчика MIMO. Настройка передатчика по умолчанию используется ltehdlTransmitter_init.m скрипт:

enb.NDLRB = 6;                      % {6,15,25,50,75,100}

enb.CyclicPrefix = 'Normal';        % {'Normal','Extended'}

enb.Ng = 'Sixth';                   % {'Sixth','Half','One','Two'}

enb.PHICHDuration = 'Normal';       % {'Normal','Extended'}

enb.CellRefP = 4;                   % {1,2,4}

tx_cellids = [390 89 501 231 500];  % {0 to 503}

outRate = 1;                        % {1,2}

TotalSubframes = 45;                % {positive integer}

Эта настройка по умолчанию может быть изменена, чтобы использовать другие возможные значения для каждой переменной, как отмечено в комментарии к каждой линии.

LTE HDL передатчик MIMO

Структуру LTE HDL подсистема Передатчика MIMO показывают ниже. Контроллер Системы координат управляет индексы системы координат и подкадр. Входной Сэмплер производит входные параметры NDLRB и NCellID и затем распространяет значения с последующими блоками. Генерация The PSS & SSS генерирует PSS, SSS и соответствующий адрес памяти на основе индекса подкадра и NDLRB. Блок генерации MIB генерирует последовательные данные о MIB. Энкодер BCH и Энкодер PBCH генерируют информацию для канала PBCH и адреса памяти для всех антенн. Цепь CellRS генерирует специфичные для ячейки опорные сигналы и соответствующие адреса для каждой антенны. Логика Записи Чтения пишет и считывает данные о сетке из каждого Сегмента памяти LTE и предоставляет данные соответствующему LTE Модулятор OFDM. Оптимизированные фильтры HDL Фильтра Дискретного КИХ модулируемые данные с помощью коэффициентов, которые вычисляются на основе входной настройки.

Структурируйте контроллер

Эта подсистема принимает входную частоту дискретизации 10,24 МГц. Это управляет подкадром и радио-контурами системы координат путем обеспечения cellEnb сигнала произвести NCellID. Это возвращает радио-систему координат и индексы подкадра. Это также обеспечивает syncStart, bchStart, и триггерные сигналы cellRSStart управлять нисходящими блоками.

PSS & SSS Генерация

Эта подсистема генерирует первичный сигнал синхронизации (PSS), вторичный сигнал синхронизации (SSS), и соответствующие адреса записи для Сегмента памяти LTE на основе входных параметров NDLRB и NCellID. syncStart инициировали генерацию PSS и SSS. PSS и SSS занимают те же центральные 62 поднесущих двух символов OFDM в сетке ресурса [1]. Эта подсистема генерирует и сигналы и их соответствующие адреса одновременно, так, чтобы единый поток и PSS и SSS мог быть записан во все Сегменты памяти LTE, соответствующие каждой антенне одновременно.

Последовательность PSS сгенерирована от Последовательности Задова-Чу частотного диапазона [1]. Корневой индекс последовательности Zadoff-Чу зависит от NCellID2, который выведен из NCellID. Существует три возможных значения NCellID2, таким образом, все возможные последовательности PSS предварительно вычисляются и хранятся в PSS_LUT.

Последовательность SSS является чередованной конкатенацией двух 31-битных двоичных последовательностей длины. Конкатенированная последовательность скремблирована с борющейся последовательностью, данной PSS. Комбинация этих последовательностей отличается между подкадром 0 и подкадром 5 [1]. Индексы m0 и m1 выведены из единичной группы ячейки физического уровня, NCellID1 [1]. Эти индексы и последовательности s (n), c (n), и z (n) вычисляются и хранятся в m0_LUT, m1_LUT, S_LUT, C_LUT, и Z_LUT соответственно.

Энкодер BCH

Канал телевизионного вещания (BCH) обрабатывает информацию о MIB, прибывающую в блок в форме максимума одного транспортного блока для каждого временного интервала передачи (TTI) 40 мс. Блок реализует выполняющие шаги кодирования.

Энкодер PBCH

Физический канал телевизионного вещания обрабатывает закодированные биты в следующих шагах.

Показанная подсистема генерирует выходную последовательность для 4 антенн, как задано в [1].

Цепь CellRS

Специфичная для ячейки ссылочная последовательность является комплексными модулируемыми значениями псевдослучайной последовательности, как задано в [1]. Псевдослучайный генератор последовательности инициализируется в начале каждого символа OFDM, как задано в [1].

Считайте логику записи

Подсистема Логики Записи Чтения содержит Селектор Записи, Селектор Чтения, четыре Сегмента памяти LTE с Выбором Банка Сетки, сопоставленным с каждым Сегментом памяти LTE. Емкость памяти Сегмента памяти LTE является одним подкадром модулируемых символов комплекса в самой большой поддерживаемой полосе пропускания LTE (20 МГц). Каждый Сегмент памяти LTE может сохранить 14 x 2 048 x 16-битных комплексных чисел, то есть, 14 символов OFDM, каждый содержащий 2 048 комплексных чисел.

Селектор Записи пишет подкадры данных в сегменты памяти. PSS и SSS занимают центральные поднесущие. Единый поток PSS и данных SSS используется для всех антенн. Данные PBCH состоят из нескольких потоков, соответствующих каждому порту антенны. Сгенерированные данные о CRS сопоставлены с сеткой на основе четырех адресов, сгенерированных для каждого Сегмента памяти LTE в блоке CellRS_indices. Селектор Записи сначала пишет PSS и SSS одновременно в соответствующие местоположения во всех Сегментах памяти LTE. Затем это пишет данные PBCH и данные о CRS в соответствующие Сегменты памяти LTE и возвращает rd_enb, чтобы указать, что запись завершена.

Рид Селектор читает выборки из каждого Сегмента памяти LTE на основе rd_enb и готовый от блока LTE OFDM Modulator. Каждый Сегмент памяти LTE возвращает 14 соответствий вектора элемента одной поднесущей. Выбор Банка Сетки выбирает соответствующую выборку из 14 векторов элемента, чтобы сформировать сетку ресурса выход для каждой антенны.

Поскольку осциллограф этого примера ограничивается PSS, SSS, CRS и передачей PBCH, все Сегменты памяти LTE стираются в начале каждого подкадра, прежде, чем записать новые данные в память.

Модуляция OFDM и фильтрация

Данные о сетке из Сегмента памяти LTE OFDM-модулируются с помощью блока LTE OFDM Modulator с 'Набором параметров' частоты дискретизации выходных данных, чтобы 'Совпадать с частотой дискретизации выходных данных к NDLRB'. Модулируемые данные отфильтрованы с помощью блока Discrete FIR Filter HDL Optimized (DSP System Toolbox) с коэффициентами, сгенерированными на частоте дискретизации, соответствующей NDLRB. Различные подсистемы управляют количеством модуляторов OFDM и КИХ-фильтров, используемых на основе количества антенн, которое уменьшает использование ресурса, когда одна антенна используется.

Верификация и результаты

После выполнения симуляции, ltehdlTransmitter_PostSim.m скрипт выполняется автоматически StopFcn коллбэк модели. В этом примере передатчик вывел, проверяется следующими методами:

Верификация переданного сигнала модели:

Выходной сигнал передатчика в этой модели перекрестный проверяется со ссылочным сигналом передатчика, который сгенерирован с помощью функций LTE Toolbox™ следующими двумя подграфиками для каждой антенны.

Ячейка Search & MIB Decoding Results:

Допустимые выборки выходного сигнала передатчика хранятся к переменной txSamples рабочей области. Эти выборки передаются через LTE, исчезающий канал, чтобы создать входной сигнал приемника, rxSamples. lteFadingChannel (LTE Toolbox) модели функции LTE, исчезающий канал.

Этот пример использует следующую настройку канала:

chcfg.NRxAnts = 1;
chcfg.MIMOCorrelation = 'Medium';
chcfg.NormalizeTxAnts = 'On';
chcfg.DelayProfile = 'EPA';               % {'off','EPA'}
% The below model configuration exist only if Delay profile is not set
% to 'off'.
chcfg.DopplerFreq = 5;
chcfg.SamplingRate = 30.72e6;
chcfg.InitTime = 0;
chcfg.NTerms = 16;
chcfg.ModelType = 'GMEDS';
chcfg.NormalizePathGains = 'On';
chcfg.InitPhase = 'Random';
chcfg.Seed = 1;

Чтобы создать канал без исчезновений, установите chcfg.DelayProfile к 'off' в ltehdlTransmitter_PostSim.m скрипт.

Эта настройка канала работает с enb по умолчанию структура и поддержки изменяются только в enb.PHICHDuration и enb.Ng поля .

Следующие рисунки показывают результаты поиска ячейки и декодирования MIB канала выход, rxSamples, использование LTE toolbox™ функции. Эти фигуры проверяют эффективность передатчика и сравнивают реализацию передатчика HDL с входной настройкой, заданной в tx_cellids и enb.

Модель в качестве примера не поддерживает симуляцию в быстром режиме Accelerator.

Валидация с поиском ячейки и примером восстановления MIB

Можно проверить HDL LTE пример Передатчика PBCH путем соединения его с моделью Восстановления MIB HDL LTE в качестве примера и проверки, что выход передатчика декодируется правильно. Чтобы сделать модель передатчика совместимой с моделью приемника, внесите эти изменения в передатчик:

Рисунок показывает LTE HDL Передатчик MIMO и подсистемы Восстановления MIB LTE HDL, соединенные вместе. Это также показывает результат симуляции модели. Блоки отображения показывают поля CellID и MIB (NDLRB, Ын, длительность PHICH и Системный номер системы координат (SFN)), что приемник декодировал от выхода LTE HDL подсистему Передатчика MIMO.

Можно также проверить проект, не используя канал путем завершения выхода от второй антенны и обхода системы канала с выходом от первой антенны.

Генерация HDL-кода

Чтобы проверять и сгенерировать HDL для этого примера, у вас должна быть лицензия HDL Coder™. Используйте makehdl и makehdltb команды, чтобы сгенерировать HDL-код и испытательный стенд для LTE HDL подсистема Передатчика MIMO. Поскольку stopTime в этом примере зависит от TotalSubframes, время генерации испытательного стенда зависит от TotalSubframes.

LTE HDL подсистема Передатчика MIMO синтезируется на оценочной плате Xilinx® Zynq®-7000 ZC706. Место сообщения и результаты использования ресурса маршрута показывают в приведенной ниже таблице.

         Resources          No. of antennas used = 1    No. of antennas used = 2    No. of antennas used = 4
    ____________________    ________________________    ________________________    ________________________

    Slice Registers                  12788                       23839                       45787          
    Slice LUT                        11984                       22220                       42861          
    RAMB36                           41                          82                          164            
    RAMB18                           11                          21                          41             
    DSP                              49                          93                          177            
    Max. Frequency (MHz)             210.08                      206.39                      204.75         

Ссылки