杰克·埃里克森MathWorks
5G NR HDL小区搜索和MIB恢复参考应用程序是经FPGA验证的子系统IP,它执行OFDM解调并检测主同步信号和次同步信号(PSS/SSS),然后解码主信息块(MIB)。FPGA子系统采用Simulink设计万博1manbetx®,并可原样使用或修改用于检测和解码信号同步块(SSB)信息,以用于5G无线应用程序。本视频概述了用于创建它的设计方法,并展示了如何模拟它并生成用于FPGA或ASIC实现的可合成RTL。细节包括:
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万博1manbetx类型传播。
因为这些都是从使用5G工具箱的MATLAB算法开始的,所以我们重新使用了那些代码来验证我们的实现,这里演示了工作流。
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。
输入波形是从该MATLAB函数生成的,也包括在此参考应用程序中。
在输出端,MATLAB代码将首先显示和绘制结果,然后打印与参考的一些比较。
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)。
它以同步信号块检测为核心,分两阶段运行,由软件层控制。
第一种相位搜索模式——采用波形,并粗略估计频率偏移和所需的子载波间距,并执行PSS检测,返回三个可能的PSS值的相关结果。搜索模式允许软件在不同粗频率偏移和子载波间隔下协调搜索PSS(或单元)。软件确定最强的PSS相关,对应最强的cell,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信息传递给硬件进行OFDM解调和SSS检测,返回结果。
还有一个MATLAB结构的诊断信号,可以传递到顶层。这很好地构建了设计,以便稍后将这些信号提升到FPGA的顶层进行调试。
最后,SSB解码子系统对解调后的资源网格中的MIB信息进行解码。
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。万博1manbetxSimulink是最好的环境,因为它对时间进行建模。
MATLAB测试台驱动Simulink模型的输入,并将其转换为样万博1manbetx本流,然后返回到输出上的帧,与MATLAB硬件参考算法进行比较,在此阶段,该算法是测试台将用于验证的参考。
在这里,我们为每个硬件针对的子系统创建了单独的Si万博1manbetxmulink模型。这显示了分区的好处 - 我们可以使用Matlab模拟版本,而我们专注于另一个的Simulink详细信息。万博1manbetx首先是小区搜索子系统。
MATLAB数据通过此处从工作空间块传递,以及在这些中将MATLAB收集到工作区块的输出。虽然我们使用MATLAB驱动测试台,但能够可视化架构和数据类型传播使Simulink更有利于将流硬件行为添加到设计中。万博1manbetxJust 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,并在开始时生成生成生成的测试波形图,显示传输波形中所有八个SSB的组合资源网格。由于在每种模式下都运行MATLAB和Simulink,因此仿真需要几分钟的时间……因此,请跳过前面的步骤,查看结果。首先,小区搜索模式结果显示PSS0是最强的小区,然后是来自SSS相关器的一个干净的峰值,最后是频谱图,显示PSS之后的解调符号,其中SSS位于第二个符号的127个资源元素的中心。所有这些结果和诊断返回到MATLAB工作区进行分析。万博1manbetx
然后,如果要解码MIB,MIB恢复参考应用程序会添加块解码模块。当检测到单元ID的检测块信号时,将触发该模块。它在网格数据中传递单元格ID和流。同样,这是良好的划分,其中它处理物理广播频道,然后使用极性解码器IP块进行广播信道,并使用该状态机收集输出。
现在,您可以使用HDL编码器为每个子系统生成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,如果您想尝试将此参考应用程序部署到软件定义的无线电工具包,我们还将此设计的版本组合在一起并设置为基于Xilinx Zynq的SDR。预先填充HDL工作流程顾问中的所有内容,包括AXI接口在硬件和软件之间进行通信的映射,并且它将生成HDL,AXI映射,嵌入式软件和驱动程序,并编程电路板以便您可以运行使用实时空气信号。
但通常,您将使用此原样或使您自己的修改返回到基于5G的应用程序的SSB和MIB信息。
参考应用程序概述提供了更多详细信息,并且设计本身可在无线HDL工具箱中使用
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