简介

本例中提出的模型可用于从LTE下行信号中定位和解码MIB。它建立在LTE HDL单元搜索例，增加处理阶段来解码MIB。MIB (Master Information Block)消息在物理广播通道PBCH (Physical Broadcast Channel)中传输，承载着系统的基本信息:

设计为HDL代码生成进行了优化，架构是可扩展的，允许添加额外的处理阶段，例如为PCFICH, PDCCH和PDSCH(参见LTE HDL SIB1恢复）.

MIB处理阶段

为了解码MIB消息，本例执行以下操作:

小区搜索和OFDM解调

对接收到的数据进行LTE信号检测、定时频率同步和OFDM解调。这将产生网格数据，并提供关于接收波形的子帧号和单元格ID的信息。MIB消息总是在子帧0中携带，cellID用于确定用于信道估计的单元特定参考信号(CRS)的位置，也用于初始化PBCH解码器的解码器序列。

缓冲网格数据

由于MIB消息总是在下行信号的子帧0中携带，所以子帧0被缓冲在内存库中。在将子帧写入内存库的同时，使用cellID计算CRS的位置，并将CRS发送到信道估计器。

信道估计

然后将接收网格的CRS与期望值进行比较，并计算相位偏移。对每个CRS的信道估计进行时间平均，并使用线性插值对不包含CRS的子载波进行信道估计。子帧的通道估计用于从网格存储器读取数据时均衡数据。

PBCH索引

PBCH始终分配给子帧0的中心6个资源块，位于第2插槽的前4个OFDM符号内。它占据了该区域内的所有资源元素(REs)，不包括分配给CRS的位置。使用cellID计算CRS的位置，然后可以计算PBCH占用的REs的地址(总共240个位置)，并从网格内存库检索数据。

PBCH解码

由于PBCH数据是从网格内存库中读取的，它使用信道估计进行均衡。240个均衡的PBCH符号被缓冲，并且在一个PBCH传输块中，对MIB的4个可能版本中的每一个都尝试PBCH和BCH解码。这些版本中的每一个都需要不同的解码器序列，因此每一个都必须尝试解码器、解调、速率恢复、卷积解码和CRC检查。如果成功解码，CRC值给出cellRefP值——发射天线的数量，MIB位可以被解析以给出系统参数。

模型架构

LTE HDL单元搜索和MIB恢复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。2048点FFT用于OFDM解调，足以解码所有支持的LTE带宽。万博1manbetx资源网格缓冲区能够存储LTE数据的一个子帧。一旦接收机同步到一个单元，来自OFDM解调器的数据被写入网格缓冲区。PBCH索引块然后生成携带PBCH的资源元素的索引。在通过PBCH解码器之前，这些资源元素从网格缓冲区中读取并进行均衡。该体系结构被设计为可扩展和可伸缩的，因此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。

的顶层ltehdlMIBRecovery模型如下所示。可以为HDL代码生成HDL LTE MIB恢复子系统。

的ltehdlMIBRecovery_init.m脚本由模型自动执行InitFcn回调。此脚本生成dataIn而且startIn刺激信号以及初始化模型所需的任何常数。输入数据可以从文件中加载，在本例中，该文件为LTE接收机使用模拟设备AD9361/AD9364(Xilinx zynq无线电通信工具箱支持包)万博1manbetx。或者，可以使用LTE工具箱函数合成LTE波形。若要选择输入源，请更改loadfromfile参数ltehdlMIBRecovery_init.m．

SamplingRate = 30.72e6;simParams。Ts = 1/SamplingRate;

Loadfromfile = true;

如果loadfromfile负载(“eNodeBWaveform.mat”）;dataIn = resample(rx波形，SamplingRate,fs);其他的dataIn = hgeneratedlrx波形();结束

HDL优化LTE MIB恢复

的结构HDL LTE MIB恢复子系统如下所示。的下行同步Demod块进行频率和时间同步，PSS/SSS信号检测，OFDM解调。的MIB译码器子系统对接收到的数据进行子帧0缓冲，进行信道估计，并尝试解码PBCH以恢复MIB信息。

下行同步与解调

的下行同步Demod子系统接收30.72 Msps的I/Q数据，输出非均衡的下行资源网格数据。的实例ltehdlDownlinkSyncDemod模型引用，它实现了以下函数:

的操作ltehdlDownlinkSyncDemod中有更详细的描述LTE HDL单元搜索的例子。

MIB译码器

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

资源网格内存

的资源网格内存块包含内存库、控制网格内存库读写的逻辑以及定位和输出CRS的逻辑。内存容量是在支持的LTE最大带宽(20MHz)下解调OFDM数据的一个子帧。万博1manbetx

的MemoryBank写控制器负责将数据的子帧写入内存。的writeSubframeInput为适当的子帧启用写控制器;在本例中是子帧0。的LTE存储器包含14 x 2048 x 16位复杂值的RAM;也就是14个ODFM符号，每个符号包含2048个复杂值。的rsOutputGen子系统计算单元引用符号的位置，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，当数据写入网格内存时(gridWriteDone输出端口低)，并从LTE存储器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block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。从网格内存中检索的数据然后被均衡并传递给PBCH译码器进行处理。子帧0的数据写入网格内存后，PBCH索引子系统将处于活动状态gridWriteDone的输出资源网格内存子系统。PBCH的长度总是240个符号，居中于中间的子载波，在子帧0的第2个槽内的前4个符号中。

信道估计与均衡

的信道均衡块包含三个主要子系统。cellRefGen使用金序列发生器生成单元特定参考信号(CRS)符号。胸部假设有两个发射天线，使用简单的硬件友好的信道估计算法进行信道估计。TxDivDecode使用信道估计执行发送分集解码以均衡接收数据的相位。

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值信道估计:

用于信道估计的简单时间平均算法假定信道移动性较低。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CRS的信道估计时使用除法运算。这意味着接收信号的振幅不会被校正，这适用于QPSK应用，但不适用于QAM，因为QAM需要精确的振幅校正才能可靠解码。

一旦每个发射天线的信道估计被计算出来，它们就被用来平衡gridData当它从资源网格内存．TxDivDecode执行发射分集的逆预编码(如TS 36.211第6.3.4.3节所述[1])，并产生一个均衡输出信号，然后传递给PBCH译码器．

PBCH译码器

的PBCH译码器执行QPSK解调，解扰，速率恢复和BCH解码。方法提取MIB输出参数MIB的解释功能块。这些操作等价于ltePBCHDecode而且lteMIBLTE工具箱中的功能。

的PBCH控制器将均衡数据存储在内存中，用于迭代卷积解码尝试。在解码MIB时进行的4次尝试对应于每个PBCH传输块中MIB数据的4次重复。

BCH译码器

的BCH译码器量化软决策，然后解码数据使用LTE卷积解码器而且LTE CRC解码器块。卷积解码器输入软决策的推荐字长为4位。然而,BCH译码器块接收20位软决策作为输入。因此,softBitScalingUnit块动态缩放数据，以便它利用4位软决策的完整动态范围。CRC解码器块被配置为返回完整的校验和不匹配值。CRC掩码，一旦检查允许的值，提供cellRefP；发射机上特定于小区的参考信号天线端口的数目。如果CRC校验和与接受的值之一不匹配，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。

MIB解码成功后，将会触发MIB的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重要因素。影响信号质量的常见因素是多径传播条件、信道衰减和来自其他小区的干扰。输入波形的质量可以使用cellQualitySearch函数。这个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 timinggoffset: 12709 RSRQdB: -5.3654 ReportedRSRQ: 29

FrequencyOffset: 536.8614 NCellID: 160 timinggoffset: 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76，一个单元格ID为160。NCellID = 76的单元格具有更高的ReportedRSRQ，表明它是一个更强的信号。在本例中，Simulink模型将MIB解万博1manbetx码为NCellID = 76。

结果和显示

下面的范围显示了本例的关键控制信号。上断言脉冲后开始启动单元格搜索进程的信号。细胞的成功检测由cellDetected信号。当cellDetected信号被断言为NCellID而且TDDMode信号变得活跃，表明小区ID号和小区是否使用TDD(1)或FDD(0)。在小区被检测到后，OFDM解调器等待到下一帧的子帧0开始输出网格数据，因此之间有一个间隙cellDetected向上，网格数据输出，如所示gridDataValid信号。当gridDataValid首先断言subFrameNum将为零，并且后续子帧将递增。模拟在MIBDetected或mibError被断言的信号。

一旦MIB被检测到NDLRB，PHICH，Ng，nFrame,CellRefP所有信号都变得活跃，表明细胞的关键参数。这些参数将显示在模型中，因为当模拟停止时，它们是静态值。

在对捕获波形进行解码时，将对以下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组乘数):2 NFrame(帧数):262 CellRefP (Cell-specific reference signals): 2

说明该cell使用的双工模式为FDD, MIB在帧号262中解码，PHICH持续时间为Normal, HICH组乘法值为1。

HDL代码生成和验证

要为这个示例生成HDL代码，您必须拥有HDL Coder™许可证。使用makehdl而且makehdltb命令生成HDL代码和HDL测试平台HDL LTE MIB恢复子系统。由于本例中的输入波形至少包含40个子帧来完成cell搜索和MIB恢复，因此生成测试台需要较长时间。

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

资源使用情况_______________ _____ Slice Registers 51582 Slice LUTs 29859 RAMB18 38 RAMB36 39 DSP48 134

有关更多信息，请参阅基于硬件的LTE算法原型．

参考文献