介绍

在该示例中呈现的模型可用于从LTE下行链路信号定位和解码MIB。它建立在LTE HDL细胞搜索例如，增加MIB解码的处理阶段。MIB (Master Information Block)消息在物理广播通道(Physical Broadcast Channel, PBCH)中传输，携带重要的系统信息:

该设计针对HDL代码生成进行了优化，架构是可扩展的，允许添加其他处理阶段，例如对PCFICH，PDCCH和PDSCH的索引和解码（参见LTE HDL SIB1恢复）。可以使用硬件 - 软件共同设计和硬件支持包在SoC平台上实现该设计。金宝app看在soc上部署LTE HDL参考应用．

MIB处理阶段

为了解码MIB消息，本示例执行以下操作:

小区搜索和OFDM解调

对接收数据进行LTE信号检测、定时频率同步、OFDM解调。这将生成网格数据，并提供关于接收波形的子帧号和单元ID的信息。该MIB消息始终以子帧0的形式携带，celllid用于确定信道估计中cell-specific reference signals (CRS)的位置，并用于初始化PBCH Decoder的解码序列。

缓冲网格数据

由于MIB消息总是在下行链路信号的子帧0中携带，子帧0被缓冲在存储体中。与子帧被写入存储体时同时，使用CledID计算CR的位置，并且将CRS发送到信道估计器。

信道估计

然后将接收电网的CRS与期望值进行比较，并计算相位偏移量。每个CRS的信道估计是跨时间平均的，并使用线性插值来估计不包含CRS的子载波的信道。子帧的信道估计用于从网格内存中读取数据时的数据均衡。

PBCH索引

PBCH总是被分配到子帧0的中央6个资源块(RBs)，在第二个槽的前4个OFDM符号中。它占据了该区域内的所有资源要素(REs)，不包括分配给CRS的位置。利用cellID计算CRS的位置，然后计算PBCH所占用的CRS地址(共240个位置)，并从网格存储库中检索数据。

PBCH解码

当PBCH数据从网格存储库中读取时，使用信道估计对其进行均衡。对240个均衡的PBCH符号进行缓冲，并对一个PBCH传输块内的MIB的4个可能版本分别进行PBCH和BCH解码。每一个版本都需要不同的解码序列，因此必须对每一个进行解码、解调、速率恢复、卷积解码和CRC校验。如果成功解码，CRC值给出了cellRefP值——发送天线的数量，MIB位可以被解析来给出系统参数。

模型架构

LTE HDL Cell Search和MIB Recovery实现的架构如下图所示。

接收机的输入是基带I/Q数据，采样频率为30.72 Msps。OFDM解调使用2048点FFT，足以解码所有支持的LTE带宽。金宝app资源网格缓冲区能够存储LTE数据的一个子帧。一旦接收器与单元同步，OFDM解调器的数据就写入网格缓冲区。然后PBCH索引块生成携带PBCH的资源元素的索引。在通过PBCH解码器之前，这些资源元素被从网格缓冲区中读出并均衡。该体系结构被设计为可扩展和可伸缩的，以便可以根据需要插入额外的通道索引和解码功能。例如，可以将其扩展为执行SIB1恢复，如LTE HDL SIB1恢复的例子。

最高级的ltehdlMIBRecovery模型如下所示。的HDL代码可以生成HDL LTE MIB恢复子系统。

的ltehdlmibrecovery_init.m.脚本由模型自动执行InitFcn回调。该脚本生成dataIn和startIn刺激信号以及初始化模型所需的任何常数。可以从文件加载输入数据，该文件对于该示例，是捕获空气的LTE信号。有关捕获空气关闭LTE信号的信息LTE接收机使用模拟设备AD9361/AD9364(Xilinx Zynq-Based Radio金宝app通信工具箱支持包)．或者，可以使用LTE工具箱功能合成LTE波形。要选择输入源，请更改loadfromfile参数in.ltehdlmibrecovery_init.m.．

samplingrate = 30.72e6;SimParams.ts = 1 / SamplingRate;

loadfromfile = true;

如果loadfromfile load（“eNodeBWaveform.mat”）;dataIn =重新取样(rxWaveform SamplingRate, fs);其他的Datain = hgeneratedlrxwaveform（）;结尾

HDL优化LTE MIB恢复

它的结构HDL LTE MIB恢复子系统如下图所示。的下行同步解调块进行频率和时间同步、PSS/SSS信号检测和OFDM解调。的MIB解码器输入数据的子系统缓冲器子帧0，执行信道估计，并尝试解码PBCH以恢复MIB信息。

下行链路同步和解调

的下行同步解调子系统在30.72 MSPS中获取I / Q数据，并输出不均匀的下行链路资源网格数据。这是一个实例ltehdlDownlinkSyncDemod模型引用，它实现以下功能：

操作ltehdlDownlinkSyncDemod在此更详细地描述LTE HDL细胞搜索的例子。

MIB解码器

的MIB解码器子系统如下图所示。它由四个子系统组成:PBCH索引，资源网格内存，信道均衡,PBCH解码器．操作顺序如下：

资源网格内存

的资源网格内存块包含一个内存组，用于控制网格内存组的读写逻辑，以及用于定位和输出CRS的逻辑。内存组容量是在最大支持的LTE带宽(20MHz)下的一个子帧解调OFDM数据。金宝app

的MemoryBank写控制器负责将数据的子帧写入内存组。的writeSubframe输入允许适当的子帧的写控制器;子帧0在本例中。的LTE内存条包含尺寸为14 x 2048 x 16位复数值的RAM;即14个ODFM符号，每个包含2048个复数值。的rsoutputgen.子系统计算单元参考符号的位置，从写入网格内存的数据中提取这些符号，并通过gridData输出信号。

的gridData输出端口携带CRS信号，从rsoutputgen.，当数据被写入网格内存时（gridwritedone.输出端口很低）并携带数据LTE内存条当对网格内存的写入完成时(gridwritedone.输出端口高)。

PBCH索引

的PBCH索引块计算从网格内存缓冲区中检索PBCH所需的内存地址。这相当于LTE工具箱ltePBCHIndices函数。然后将从网格存储器检索的数据均衡并传递给PBCH解码器处理。在将子帧0的数据写入网格存储器后，PBCH索引子系统变为活动状态，如图所示gridwritedone.的输出资源网格内存子系统。PBCH总长度为240个符号，以中间子载波为中心，在子帧0的第二槽中的前4个符号中。

信道估计和均衡

的信道均衡块包含三个主要的子系统。CellRefgen.使用金序列发生器生成细胞特定参考信号(CRS)符号。胸部使用一种简单的、硬件友好的信道估计算法进行信道估计，假设有两个发射天线。TxDivDecode执行发送分集解码以使用信道估计来均衡接收数据的阶段。

信道估计器假设发射机使用两个天线，为每个天线生成信道估计。对于每个天线，信道估计器使用以下算法为子帧的每个子载波生成单个复数信道估计:

用于信道估计的简单时间平均算法假设信道迁移率低。因此，信道估计可能没有足够的质量来解码通过快速衰落信道传输的波形。该算法还避免了在计算每个信道估计时使用除法运算。这意味着接收信号的振幅将不会被校正，这适用于QPSK应用，但不适用于QAM，在QAM中需要精确的振幅校正以实现可靠的解码。

一旦信道估计为每个发射天线计算，它们被用于均衡gridData当它从资源网格内存．TxDivDecode对发送分集执行预编码的逆运算(如TS 36.211第6.3.4.3节所述[1]）并产生均衡的输出信号，然后将其传递给PBCH解码器．

PBCH解码器

的PBCH解码器执行QPSK解调、解编、速率恢复和BCH解码。然后使用MIB解释功能块。这些操作相当于ltePBCHDecode和lteMIBLTE工具箱中的函数。

的PBCH控制器将均衡数据存储在内存中，以进行迭代卷积解码尝试。解码MIB的4次尝试对应于每个PBCH传输块的4次重复MIB数据。

BCH译码器

的BCH译码器将软决策量化，然后使用LTE卷积译码器和LTE CRC译码器块。在卷积解码器的输入处，软决定的推荐字长为4位。然而,BCH译码器块接收20位软决定作为输入。因此,softbitscalingunit.块动态地缩放数据，以便它利用4位软决策的全动态范围。CRC解码器块被配置为返回完整的校验和不匹配值。一旦根据允许的值进行了检查，CRC掩码将提供cellRefP；发射机的蜂窝特定参考信号天线端口的数目。如果CRC校验和与接受的值不匹配，则MIB没有成功解码，PBCH控制器决定是否发起另一次解码尝试。

当MIB成功解码后，MIB解释子系统提取并输出消息的字段。

性能分析

输入波形的质量是影响译码性能的一个重要因素。影响信号质量的常见因素有多径传播条件、信道衰减和其他小区的干扰。输入波形的质量可以用CellQualitySearch.函数。该函数检测输入波形中的LTE单元，并返回每个LTE单元包含以下字段的结构:

应用CellQualitySearch.函数到捕获的波形eNodeBWaveform.mat中使用的ltehdlmibrecovery_init.m.返回以下报告:

FrequencyOffset: 536.8614 NCellID: 76 timmingoffset: 12709 RSRQdB: -5.3654 ReportedRSRQ: 29

FrequencyOffset: 536.8614 NCellID: 160 timmingoffset: 3108 RSRQdB: -18.1206 ReportedRSRQ: 3

在捕获的波形中有两个单元格，一个单元格ID为76，另一个单元格ID为160。NCellID = 76的细胞的ReportedRSRQ要高得多，说明它是一个更强的信号。在本例中，Simulink模型对NCel金宝applID = 76的MIB进行解码。

并显示结果

下面的范围显示了该示例的密钥控制信号。在脉冲被断言之后开始启动cell搜索进程的信号。单元格的成功检测由cellDetected信号。当cellDetected信号被断言NCellID和TDDMode.信号被激活，表明cell ID号以及cell使用的是TDD(1)还是FDD(0)。当cell被检测到之后，OFDM解调器会等待下一帧的子帧0开始输出网格数据，因此会有一个间隙cellDetected较高，并按照所示的输出网格数据gridDataValid信号。当gridDataValid首先被断言subFrameNum将为零，并将增量随后的子帧。模拟停止了MIBDetected或mibError信号被断言。

一旦检测到MIBNDLRB，PHICH，Ng，nFrame,CellRefP信号都变得活跃，表明细胞的关键参数。这些参数显示在模型中，因为当模拟停止时它们是静态值。

在对捕获的波形进行解码时，会对以下MIB信息进行解码:

NCellID (Cell ID): 76 TDDMode (0 = FDD, 1 = TDD): 0 NDLRB(下行资源块数):25 PHICH (PHICH持续时间)index: 0 Ng (HICH组倍数):2 NFrame(帧数):262 CellRefP(细胞特异性参考信号):2

说明该cell使用的双工模式为FDD, MIB解码帧号为262,PHICH持续时间为Normal, HICH组乘数为1。

HDL代码生成与验证

要为此示例生成HDL代码，必须具有HDL Coder™许可证。使用makehdl和makehdltb命令生成HDL代码和HDL测试台HDL LTE MIB恢复子系统。由于本例中的输入波形包含至少40个子帧来完成单元查找和MIB恢复，因此生成测试台的时间较长。

的HDL LTE MIB恢复子系统在Xilinx®Zynq®-7000 ZC706评估板上合成。岗位和路线资源利用情况如下表所示。该设计满足时钟频率为140 MHz的定时要求。

资源使用_______________ _____ Slice register 51582 Slice LUTs 29859 RAMB18 38 RAMB36 39 DSP48 134

限制

频率估计算法针对存在连续LTE信号的场景进行了优化。算法性能随着时域中的信号的疏散性而劣化，例如在具有低下行链路到上行比率的TDD模式配置中。这种劣化可以降低后续处理阶段检测和解码信号的能力。

有关更多信息，请参阅基于硬件的无线通信算法原型．

参考文献