杰克·埃里克森,MathWorks公司
5G NR HDL单元搜索和MIB恢复参考应用程序是FPGA证明的子系统IP,执行OFDM解调并检测主和辅助同步信号(PSS / SSS),然后解码主信息块(MIB)。FPGA子系统使用Simulink设计金宝app®,并且可以作为使用的或修改,以检测和解码在您的2.5G无线应用所使用信号同步块(SSB)的信息。此视频概述了用于创建并演示了如何进行模拟,并生成FPGA或ASIC实现综合RTL设计方法。详细信息包括:
无线HDL工具箱中的NR HDL Cell Search和MIB Recovery参考应用程序是硬件优化的实现,您可以使用它们作为无线应用程序的一部分来检测和解码5G新无线电信号信息。
您将从中生成HDL的子系统是在Simulink中建模的,因为Simulink具有内置的时间感,并有助于可视化并行架构和定点数据金宝app类型传播。
由于这些作为开始使用5G工具箱MATLAB算法,我们重新使用的代码来验证我们的实现,并且该工作流在这里展示。
第一步是从测试台划分将部署到应用程序的功能。我们在MATLAB中做对了,同时我们添加了一些需要部署的功能,所以我们可以验证数值。例如,因为这需要工作在真实的无线信号,它包括一个数字下转换器混合基带和改变采样率。
输入波形是从这个MATLAB函数,也包括在本参考应用程序生成。
在输出侧,在MATLAB代码将最初显示和绘制结果,然后打印一些比较相对于参考。
在这个图中,蓝色框表示测试工作台元素,橙色框表示设计。尽早进行分区是很重要的,这样可以更容易地交换和比较具有更多实现细节的版本。
针对硬件有两个主要的子系统。第一种方法将执行单元搜索并检测主和次同步信号,有时这就是应用程序需要使用的全部。第二个子系统使用这些信息来解码主信息块(MIB)。
着眼于该同步信号块检测,它运行在两个阶段中,通过一个软件层来控制。
第一阶段搜索模式 - 采用波形以及频率偏移的粗略估计和期望的子载波间隔,并执行PSS检测,返回三种可能的PSS值的相关结果。搜索模式允许软件在不同的粗略频率偏移和子载波间距中协调对PSS(或单元)的搜索。该软件确定最强的PSS相关性,对应于最强的单元格,然后在解调模式下再次调用相同的硬件子系统,这次将此PSS信息传递给硬件执行OFDM解调和SSS检测,返回这些结果。
还有一个Matlab结构的诊断信号,被路由到顶级。这将设计恰好稍后将这些信号带到FPGA的顶级进行调试。
最后,SSB解码子系统解码从解调后的资源网格的MIB信息。
我们仍然需要调整这些算法来处理连续的信号数据流,就像它们在硬件中做的那样。金宝appSimulink是最好的环境,因为它对时间进行建模。
MATLAB的测试平台驱动Simulink模型的输入,并且它们被金宝app转换为样值的流,然后再返回到对输出帧进行比较与该MATLAB硬件参考算法,该算法在此阶段是测试平台将使用来验证该引用。
在这里,我们创建了单独的Simulink模型为每个金宝app硬件的目标子系统。这说明分区的好处 - 我们可以使用一个的MATLAB仿真版本,而我们所关注的其他的Simulink的细节。金宝app首先,小区搜索子系统。
的MATLAB数据经由从工作区块通过这里,并收集用于MATLAB在这些工作区到块输出。当我们使用MATLAB,能够以可视化的架构和数据类型扩展驱动测试台,使的Simulink更有利于添加流硬件行为的设计。金宝appJust as with the MATLAB reference, the incoming waveform moves through the DDC to PSS detection in the first mode, the results are returned to the MATLAB testbench acting as the software, and then driven back into the hardware in demodulation mode, where it’s sent into the OFDM demodulator, which is a hardware-ready block you can just plug in and configure. The demodulated grid is output, and also sent into SSS detection, with the results all registered at the system output and returned to MATLAB. You can also see the collecting of diagnostic info for output to the top level.
我们可以从MATLAB开始模拟,并且它开始它为生成的测试波形生成一个曲线,它显示了传输波形中所有八个SSB的组合资源网格。仿真需要几分钟,因为它运行Matlab和Simulink,在每个模式中......因此跳过结果。金宝app首先,小区搜索模式结果显示PSS0作为最强的单元格,然后来自SSS相关器的漂亮清洁峰值,最后显示出遵循PSS的解调符号的频谱图,其中SSS在第二符号的中心127资源元素中。所有这些结果和诊断都返回到MATLAB工作区进行分析。
如果你想解码MIB, MIB恢复参考应用程序会添加一个块解码模块。当检测块信号检测到cell ID时,该模块被触发。它传入单元格ID并流进网格数据。同样,这是良好划分的,它处理物理广播通道,然后使用Polar Decoder IP块处理广播通道,并使用状态机收集输出。
现在,您可以使用HDL Coder为每个子系统生成HDL。通常,您将在应用程序中使用一个或两个,并从整个应用程序生成HDL。但是,如果您想尝试将这个参考应用程序部署到一个软件定义的无线电工具包中,我们还将这个设计组合在一起,并针对基于Xilinx zynq的SDR设置了一个版本。HDL工作流顾问中的所有内容都是预填充的,包括用于在硬件和软件之间通信的axis接口映射,它将生成HDL、axis映射、嵌入式软件和驱动程序,并为板编写程序,以便您可以使用实时无线信号运行。
但通常情况下,您可以按原样使用或自行修改以将SSB和MIB信息返回到基于5g的应用程序。
参考应用程序概述提供了更多的细节,并设计本身可用在无线HDL工具箱
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