文档

验证的HDL实现LTE OFDM调制器和探测器

打开这个例子 打开这个例子

这个例子展示了如何构建一个LTE的OFDM调制器和探测器与HDL实现编码器™,并使用LTE系统工具箱™来验证HDL实现模型。

介绍

这个例子解决现实问题与实现OFDM调制为HDL代码生成和检测。调制器包括直流载波插入,插入循环前缀和窗口而探测器实现主同步信号(PSS)和辅助同步信号(SSS)检测,以确定物理层细胞的身份。LTE系统工具箱™是用于验证高密度脂蛋白的功能模型,通过提供输入刺激和金色的参考输出波形。调制器和探测器的图如下所示。

LTE调制器HDL子系统需要预先生成长期演进(LTE)下行(DL)资源网格创建使用LTE系统工具箱LTE系统工具箱,依法执行OFDM调制LTE标准。调制器子系统可参数化的,支持所有标准的LTE通道带宽。金宝app验证HDL实现的输出,一个金色的参考,OFDM调制波形是使用LTE系统创建的工具lteTestModellteTestModel和lteTestModelToollteTestModelTool功能。默认的黄金参考波形,用于验证生成符合进阶测试模型(E-TM) 1.1,和带宽BW = 5美元\ mathrm {MHz} $。E-TM 1.1的更多信息,请参见条款6 (2]。

支持带宽的细节,以及传输线长度金宝app和采样率有关,在下表中提供。

浮点通道模型,通道,用于添加衰减信道噪声和时间延迟,以展示接收器的操作。LTE探测器HDL子系统实现了OFDM接收机的初始阶段的功能来识别LTE手机ID。

LTE系统工具箱函数

LTE系统的各种功能的工具箱中使用这个示例中生成一个黄金参考调制波形,用于验证HDL实现。这些功能,他们的位置在这个例子中,突出显示如下。更多的信息可以通过以下链接找到功能的函数名。

函数中使用LTE初始化脚本:

  • lteTestModellteTestModel:生成一个黄金参考LTE结构配置相应的一种进化的通用陆地电台访问(进阶测试模型(E-TM)

函数用于post-simulation分析脚本:

初始化和post-simulation分析脚本可以通过双击标签按钮查看顶级的仿真软件模型。金宝app

结构的例子

OFDM的顶层结构示例如下图所示。在这个模型中,调制器和探测器子系统配置为HDL代码生成。

LTE调制器HDL子系统的详细结构如下图所示。

LTE调制器HDL子系统包含以下组件更详细地描述在LTE的HDL实现调制器部分。

  • OFDM符号映射:将输入数据样本映射到中央副载波的传输线,执行插入直流副载波,保留正确的样本数量循环前缀(CP)扩展

  • FFT转变:重新排列了输入样本数据传输线,这样调制LTE信号频谱中的正确对齐

  • 传输线:执行快速傅里叶逆变换(传输线)调节LTE资源网格数据

  • CP扩展和窗口:时间表CP扩展和执行重叠和添加窗口操作

  • 过滤:过滤器所需的传输信号,以确保它满足了光谱面具的要求

通道的结构如下所示。通道子系统是一个粗略的近似AWGN信道和信道噪声的衰减和延迟时间。信道模型应用于软件和子系统的配置不适合HDL代码生成。进入通道,传输信号转换成双,模仿一个数模转换器(DAC)的操作。然后信号被转换回定点在通道子系统的输出,模拟的模拟-数字转换器(ADC)。一个时间延迟和AWGN应用于传输信号,并获得块变弱信号。冷杉大批杀害过滤降频转换器接收信号捕获只有中央6下行资源块,采样频率,减少了1.92议员。

下面的图显示了LTE探测器HDL子系统的详细结构。

LTE探测器HDL子系统包含以下组件更详细地描述在LTE的HDL实现探测器部分。

  • PSS检测:执行接收信号的互相关的三种可能的主同步信号(PSS)来确定细胞组织内的身份,并计算接收到的时间偏移量

  • 时间更正:使用定时偏移值计算FFT安排的输入数据

  • FFT:执行快速傅里叶变换(FFT)操作解调接收到的数据流

  • SSS检测:执行点积的频域样本和168个二级Synchnoization接收信号(SSS)来确定细胞组。

  • 确定细胞ID:计算LTE细胞身份从检测到细胞组(从瑞士检测),和细胞组内检测到的位置(从PSS检测)。

HDL实现LTE调制器(LTE调制器HDL)

LTE的HDL实现调制器包含OFDM符号映射,FFT转变,传输线、CP扩展&窗口和过滤块下面的章节详细描述。

1 - OFDM符号映射

传输线副载波计数器生成一个计数器信号在0到传输线长度,每个值对应于一个传输线本(或OFDM副载波)。剩余的逻辑的顶级OFDM符号映射块地图LTE DL资源网格数据传输线的中央副载波,零直流(零频率)副载波,保留正确的样本数量CP扩展操作。还生成一个有效的信号显示数据的有效性在信号处理路径。作为管道有延迟相关的符号映射阶段,因此有效的信号延迟匹配管道数据路径的延迟。

  • 传输线副载波计数器:传输线副载波计数器如下图所示。在LTE系统有7每槽OFDM符号,第一个有一个长CP长度比其余6符号。因此需要不同数量的样本留给CP扩展过程。这是使用的组合实现两个柜台——一个计算副载波数量+当前CP长度,和第二个计算符号号码。传输线副载波端口输出电流传输线副载波数量(在0到传输线的范围大小- 1)为有效数据样本,样本留给CP和传输线大小。

2 - FFT转变

LTE OFDM调制信号的频谱内正确地对齐(中央与特区副载波在零频率),传输线的输入操作必须被重新排序,使直流副载波样品与第一传输线本。这是通过使用一个fftshiftfftshift操作。这个子系统实现的硬件优化的实现fftshiftfftshift操作。传入的OFDM符号样本将被写入到一个双端口RAM块2 x传输线的可寻址的范围大小。的初始延迟一个传输线框架后,第一次FFT转移样本可以从内存读取。正确的阅读地址计算FFT计算转移样品的阅读处理子系统。作为有一个时钟周期的延迟与阅读有关的数据内存块,因此有效信号相应延迟。

  • 计算阅读地址:计算子系统读地址如下图所示。当rdEnable信号高,触发一个计数器的计数一次完整的传输线。RAM是同时有新样本写的,和老样本宣读,重要的是要确保样品从相同的阅读不是一半的RAM,正在写。底部一半的逻辑子系统确保这种情况下切换或“ping / pong”两个初始读地址。fftshift操作使用位XOR的传输线实现索引计数器值和初始读地址。传输线之间的XOR运算指数值和传输线的读地址大小/ 2次索引的MSB价值,而一个异或操作传输线之间的大小翻转萍/ pong RAM的两半。

3 -传输线

逆快速傅里叶变换(传输线)是使用传输线HDL实现优化,实现管线式Radix-2形式提供硬件和速度优化流数据的应用程序。看到传输线HDL优化传输线HDL优化更多信息的功能块。

4 - CP扩展和窗口

计算CP通过索引子系统检测当前OFDM符号,确定CP符号对应的长度和减去从传输线长度创建fftMinusCP输出。这个值是用来安排CP扩展。fftMinusCPandWindow,另一个输出是创建和使用调度窗口操作。检查窗口用子系统进度窗口操作控制,通过创建索引信号,由乘以窗口使用子系统用“头”和“尾巴”的OFDM符号raised-cosine窗口样本。

  • 计算CP通过指数:CP的长度是更长的时间第一个符号在每个槽,有必要检测每个OFDM符号的结束。结束的符号可以由validIn信号水平的变化。检测逻辑创建一个闪光灯高一个时钟周期,进而使OFDM符号与进步。

  • 乘以窗:遵守的功能lteOFDMModulatelteOFDMModulate功能LTE系统工具箱LTE系统工具箱窗口过程分成两个子流程(一个头的符号,一个尾巴)允许窗口长度大于CP的。如果窗口长度约束小于或等于CP,这个过程可以优化使用一个计数器和查找表(附近地区)的组合。乘的OFDM符号的块是位于顶部的子系统。作为循环前缀扩展需要一个OFDM调制器,根据窗口长度,头部的窗口可能只适用于CP样本,而不是那些符号本身。相关CP样本数据窗长度(0),一个up-counter用于地址一个查找表(附近地区)包含预计算Raised-Cosine窗口样本。RC的输出窗口查找然后乘以传入CP数据样本。所有non-windowed样品乘以1。的块执行窗口乘法OFDM符号的尾巴都位于底部一半的子系统。以类似的方式的窗口头样品,相关尾巴样本(最后传输线长度——窗口的长度是1传输线的长度是1样品),一个减法计数器地址包含窗口附近地区样本。RC的输出窗口查找然后乘以传入CP数据样本。所有non-windowed样品乘以1。

  • 重叠并添加:第二部分重叠和添加窗口过程。在这个子系统,目前OFDM符号重叠的尾部的下一个OFDM符号,和总结在一起。一个计数器计数OFDM和CP样本的数量已调制在整个LTE无线帧(加上一个额外的窗口长度补偿的捕捉广播帧)的负责人,为了确定帧的开始和结束。这是必要的,安排捕获的头从一开始headRAM广播帧,并与尾部重叠,并将它添加在广播帧的结束。当控制信号加窗高,totSampleCount值小于样本总数的广播帧的输出子系统的和重叠的脑袋和尾巴样本连续OFDM符号。当添加窗口高,totSampleCount值大于样品的总数在广播帧,子系统的输出的和重叠的头样品存储在headRAM和窗口的尾样本广播帧。当添加窗口较低,子系统的输出un-windowed象征样本。

5 -过滤

过滤子系统实现了一个低通滤波器,以确保调制LTE OFDM波形在所需的光谱面具了LTE标准的要求。

HDL实现LTE检测器(LTE探测器HDL)

LTE的HDL实现探测器包含PSS检测,时间调整,和FFT块下面的章节详细描述。

1 - PSS检测

PSS检测子系统进一步分为三个子系统:互相关滤波和阈值,峰值检测和确定细胞ID和偏移量。PSS进行检测,主要有两个原因:

  • 确定物理层身份在LTE细胞组;和

  • 确定的位置PSS在接收到的信号时间调整

看到同步信号(PSS和SSS)同步信号(PSS和SSS)更多细节的结构和形成LTE同步信号。

  • 互相关滤波和阈值:互相关滤波和阈值分成两个子系统。数包含一个简单的HDL计数器阻止它统计每收到样品,为了提供一个参考的时间抵消了PSS。

交叉相关子系统如下所示。子系统cross-correlates接收的数据信号的三种可能的时域PSS序列,然后计算平方大小的互关联。通过执行互相关匹配滤波实现为一个fully-serial冷杉过滤器,以优化所需的硬件面积和利用的低采样率1.92议员。一个阈值信号,生成计算接收信号的平均功率通过平均滤波器。中使用的阈值信号峰值检测。

  • 峰值检测:检查互相关峰值检测子系统的输出从每一个匹配的三个过滤器超过阈值。如果超出阈值,执行本地搜索当前样本,和以下9连续样本。这可以确保准确的样品的峰值确定互相关,而不是一个相邻样本相似的权力。

  • 确定细胞ID和抵消:为了提供输出数据基于PSS检测过程,逻辑实现确定的变量:

  1. PSS的峰值功率检测

  2. 物理层的身份在LTE细胞组

  3. 时间偏移值

互关联的输出检测PSS的随着时间的推移,和相应的PSS检测闸门也计算。

2 -时间调整

时间调整子系统负责确保FFT运算的输入是正确对齐。这是必需的,因此正确的接收样品与正确的FFT副载波,从而确保解调信号包含适当的频域样本。子系统使用发现PSS输入闪光灯来创建一个布尔有效信号使下游块。作为PSS闪光灯只触发一次在128年第一个时域PSS的样本序列(映射到槽中的OFDM符号6 0),闪光灯指示的位置及时收到信号。与去年PSS样本已知的确切位置,和知识,第一SSS序列映射到前面的OFDM符号(象征5槽0),第一个输入可以调整,以FFT排队时域SSS的128个样本序列完全通过应用适当的延迟。延迟的值计算:

$ $ = PSSlength + SSSlength +延迟ShortCPLength $ $

$ $延迟= 128 + 128 + 9 $ $

延迟= 265美元美元

3 - FFT

快速傅里叶变换(FFT)是使用FFT HDL实现优化,实现管线式Radix-2形式提供硬件和速度优化流数据的应用程序。看到FFT HDL优化FFT HDL优化更多信息的功能块。

FFT的输出解调OFDM符号对应六中央资源块的LTE传播。FFT帧输出包含在软件检测到的频域SSS post-simulation处理。

4 -瑞士检测

SSS检测分为三个子系统:样本和商店,SSS程序更新和SSS点积。

SSS检测使用LTE系统工具箱LTE系统工具箱函数,lteSSSlteSSS产生频域SSS序列。

SSS搜索确定物理层组细胞身份。通过使用提供的价值PSS HDL实现检测,物理层细胞身份内细胞群,减少可能的SSS序列的数量从504年到168年。确定物理层细胞身份集团与168种可能的SSS接收解调信号进行互相关序列。正确的细胞身份集团是由瑞士序列提供最高峰相关的输出。

  • 示例和存储:

由于执行时间调整,第一个(有效的)128个样本发出的FFT运算将包含传播SSS序列(位于槽象征5 0)。因此有必要存储那些128个样本,这样他们可以比作168年可能SSS序列。样品和存储子系统使用示例计数器计数传入的数据样本。第一个128样品收到,写进内存。这些样本也传递给dataOut输出有效输出样本。样本计数器的输出还用于增加计数器,跟踪当前细胞组(0 - 167)。后,已写入内存,前128个样本的输出样本计数器是用于生成的读地址内存,和128年样本反复读出的RAM存储dataOut输出,直到所有168个细胞组织覆盖。

传播SSS序列由62个样本,加上一个新鲜感直流副载波的样本。FFT的输出是第一32 SSS序列之间的分裂,最后31样本。创建一个validOut信号按照这个结构。

  • SSS顺序更新:

SSS序列更新子系统负责提供适当的SSS序列样本对于一个给定的LTE细胞组(SSS)的位置在组(PSS)。

所有504种可能的SSS序列存储在一个二维62 x504附近地区的大小。虚构的组件的频域瑞士序列是新鲜感,只有实值组件存储在附近地区。根据检测到的PSS序列(0 - 2)和当前细胞组(0 - 167),正确的列的是解决。62行包含相应的SSS样品处理的样本计数器的输出。毕竟给定SSS的62个样本序列的发出,提供了一个闪光灯endOfGroup输出。

  • SSS点积

的确切位置传播瑞士序列是已知的,不需要互相关检测传播SSS序列。相反,点积相关样本接收到的信号,所有可能的SSS和相应的样本序列。

作为频域SSS样本只需要{1 1}的值,不需要乘法器。相反,可以计算乘法1反相的信号收到样品。这是通过把接收到的信号分解为实现其真正imaginary-valued组件,并执行逐位不操作,在重组之前复值信号。招待会上的蓄电池输出重置SSS的闸门信号序列更新子系统。只有最后的输出点积运算需要确定传播瑞士序列,同样的选通脉冲信号用于生成validOut输出。

5 -确定细胞ID

确定细胞ID子系统使用SSS的输出检测和PSS检测来确定传播LTE的细胞识别信号。

传播SSS序列选择的SSS序列产生的最大功率输出点积。

与物理层细胞身份集团(SSS)序列,和组内的位置(PSS序列),完整的实体层细胞的身份,$ N ^{细胞}_ {ID} $,计算:

$ $ N ^{细胞}_ {ID} = 3 N ^ {(1)} _ {ID} + N ^ {(2)} _ {ID} $ $

  • $ N ^ {(1)} _ {ID} $物理层细胞身份组(0 - 167)

  • $ N ^ {(2)} _ {ID} $是集团内的身份(0 - 2)

结果和显示

运行仿真后,该模型显示三种不同的数据说明输出和结果。这些数据所示,随着每个情节的一个解释。第一个情节说明了LTE OFDM调制器的输出,第二个图显示的输出PSS在LTE OFDM检测器检测,虽然最后的情节提供各种基于文本的结果来自探测器的最后阶段。

  • 传播LTE波形图

下面的情节说明了LTE OFDM调制器的输出,并分为两个次要情节:

  1. 功率谱密度(PSD)剧情:这次要情节展示了功率谱密度(PSD)的LTE OFDM调制器的输出。结果绘制的PSD的黄金参考输出信号生成使用LTE系统工具箱来直观地显示两个信号的等效。LTE的传输带宽,BW,也显示在图标题。图所示,传输带宽的使用BW = 5 mhz。

  2. 时域图:这个次要情节展示了一个放大的部分absolute-valued LTE OFDM调制器的输出。结果绘制在同一部分absolute-valued黄金参考输出信号生成使用LTE系统工具箱来直观地显示两个信号的等效。为了进一步比较输出的黄金参考信号,第三个信号是策划的输出显示了absolute-valued区别HDL实现和黄金参考信号(即abs (LSTreference - HDLImplementation))。这说明了两个信号之间的误差最小。

  • PSS互关联图

下面的情节说明了PSS的输出检测。图中所示的输出功率与PSS检测接收信号序列的互相关。平均阈值信号也策划说明识别过程。可见峰值超过阈值表明这个PSS序列已被检测到。两座山峰是可见的PSS每LTE无线帧序列传输两次。

  • SSS互关联图

下面的图显示了SSS的输出检测。情节中所示的输出功率是接收信号之间的点积和可能的SSS序列。在x轴上对应的值可能SSS序列。为每一个瑞士序列,只有点产品策划的最终值。SSS序列的最大输出功率点积是选为传播序列。

  • 最后的模拟输出

下面的情节提供了基于文本的最后阶段的仿真结果。它分为三个部分:

  1. 检测细胞ID:显示LTE手机搜索的最终结果。

  2. PSS互相关值:显示了互相关峰值功率和时间抵消PSS的检测。

  3. HDL实现TX误差向量幅度(维生素):显示峰值和均方根误差向量的大小(维生素)值的LTE OFDM调制器HDL实现LTE系统工具箱相比黄金参考信号。

HDL代码生成

检查并生成HDL代码的这个例子中,您必须有一个高密度脂蛋白编码器™许可证。

生成HDL代码和试验台调制器子系统,使用以下命令:

makehdl (HDLOFDMVerificationLTEExample / LTE调制器HDL) makehdltb (HDLOFDMVerificationLTEExample / LTE调制器HDL)

类似地,您可以生成HDL代码和试验台探测器子系统使用以下命令:

makehdl (HDLOFDMVerificationLTEExample / LTE探测器HDL) makehdltb (HDLOFDMVerificationLTEExample / LTE探测器HDL)

注意:试验台一代可以花很长时间,由于大量的数据仿真。你可能想要减少仿真时间生成试验台。

引用

  1. s . Sesia Toufik和m·贝克,“LTE - UMTS长期演化:从理论到实践,”约翰·威利& Sons, 2009年2月。

  2. 3 gpp TS 36.141。“基站(BS)一致性测试”,第三代合作伙伴项目;技术规范集团无线接入网络;进化的通用陆地电台访问(进阶)。URL:http://www.3gpp.org。

这个主题有帮助吗?
LTE系统工具箱文档
其他文档
金宝app

试着用MATLAB仿真软金宝app件,和其他产品下载188bet金宝搏

得到审判现在