新兴5 g网络操作在毫米波频段,这意味着他们可以携带更多的数据在更高的速度和更低的延迟超过4 g网络。虽然毫米波频段技术有巨大的潜力,也为设备制造商提供了设计挑战。例如,在毫米波频段的信号更弱的气氛比低频信号和其他对象。
我和我的同事正在开发无线电与专业的射频前端电子硬件,克服了这一衰减通过毫米波信号功率波束形成。我们的设计将多用户,多输入多输出(MU-MIMO)技术。
测试和演示这些设计,我们实现了自己的数字基带MATLAB®和仿真软金宝app件®(图1)。我们通过调整加速实现LTE黄金参考模型从无线HDL工具箱Zynq™和部署它®使用HDL编码™UltraScale +™RFSoC董事会。这种方法保存至少一年的工程工作,这使我能够完成实现自己无需雇佣额外的电子工程师。
图1所示。LTE数字基带接收链建模仿真软件。金宝app
建模和模拟数字基带
开箱即用的,黄金参考LTE模型提供无线HDL工具箱提供了许多重要的功能,这样的主信息块(MIB)解码。我使用这些功能来构建一个自定义4 g-like OFDM收发器链,增强功能添加到现有的时机复苏,载波恢复和均衡。
我用一个简单的通道模型模拟这个收发器链从无线HDL工具箱。模拟让我验证基带模型通过评估和可视化指标如符号错误率(SER)和误差向量幅度(维生素)不同程度的噪音(图2)。
图2。挣值管理的情节都(左)和爵士(右)的函数信噪比(信噪比)。
实现基带上Zynq RFSoC硬件
通过仿真软件模拟验证数字模型之后,我从模型生成的RTL代码与HDL编码和部署到Zyn金宝appq UltraScale + RFSoC ZCU111董事会。生成的代码既有效又可读。我验证了实现通过执行数字回环测试Zynq董事会的FPGA,通过传输输出直接回接收链。我跟着这些测试与模拟回环测试,结合模拟数字(ADC)和数模转换器(DAC)在黑板上(图3)。
图3。全系统图显示HDL实现的数字基带像素射频前端。
在这一点上,我可以运行完整的board-to-board测试和探索射频损伤的影响,用MATLAB分析从董事会上获取的数据,生成星座图,并评估算法增强解决障碍。
快速设计迭代
在过去,我曾在更传统的工作流的RTL团队实现了设计系统产生的团队。这个工作流的迭代往往需要很长时间;它可以花费数周时间来实现和测试更改一个算法。我与MATLAB和Simulink迭代快得多,我通常可以实现金宝app和测试一个增强在几天内,如果不是在同一天。
有一次,我注意到,当系统在系统启动后不久,表现良好的比特误码率(BER)随时间稳步上升。诊断问题,我从ADC获取的数据在不同的时间间隔后启动在MATLAB和分析它。星座图清楚地显示了性能退化。
我确定这个问题相关的采样率偏移,导致逐渐漂移外循环前缀的LTE框架。我实现了一个算法改变跟踪主同步信号。我通过仿真验证此修复,然后实现它在黑板上,在那里我看到数量保持在低水平无论多久系统操作(图4)。
图4。星座图显示退化性能(左上),board-to-board测试(右上角)和无线测试(底部)。
后来,我发现智商增益和相位不平衡的问题。尽管我们认为我们已经校准我们的系统很好地处理智商不平衡,我发现校准参数值是不正确的。再一次,我在MATLAB分析获取的数据,然后执行一个快速强力MATLAB中搜索以找到适当的校准值来纠正这个问题。我更新了仿真软件模型来实现变金宝app化和生成的代码来验证修复现场硬件在几分钟内。
改进计划
我们计划5 g版本的数字基带和致力于扩大我们的射频技术来满足规范O-RAN联盟打开无线电接入网络。提供一个O-RAN接口我们的设计,就能很容易地与其他系统整合我们的IP即使我们继续提高性能和添加新功能。
