LTE HDL PBCH发射机

架构与配置

该图显示了LTE HDL发射机的架构，包含PSS, SSS, CRS和PBCH传输链。

假设输入采样率为10.24 MHz。根据输入配置并行生成PSS、SSS、PBCH和CRS信号。所有天线都使用单一的PSS和SSS信号流。通过层映射和预编码阶段，为多个天线生成多个PBCH数据流。每个天线都与相应的LTE存储库相关联，该存储库的大小可以存储LTE数据样本的一个子帧。根据输出，这些生成的数据流被写入与生成的索引相对应的LTE存储器准备好了的信号LTE OFDM调制器．然后，数据被并行地从所有LTE存储库中读取，并在天线上同步调制和传输。的LTE OFDM调制器block使用2048点FFT来支持所有的NDLRBs。万博1manbetx

本例中，发射机为以下配置发送LTE MIMO信号:

属性值________________ __________________双工模式FDD CellRefP 1/2/4带宽1.4 - 20mhz循环前缀Normal/Extended初始子帧0初始帧0 Ng六帧/半帧/一帧/二帧PHICH持续时间Normal/Extended

实例模型结构

的顶层结构ltehdlTransmitter模型如下所示。的HDL代码HDL LTE MIMO发射机子系统。

输入开始是触发传输的脉冲信号。可配置其他参数，包括NDLRB，NCellID，循环前缀，Ng，PHICH持续时间而且CellRefP在工作区中加载或打开ltehdlTransmitter.slx模型。的ltehdlTransmitter_init.m脚本由模型自动执行InitFcn回调。该脚本配置HDL LTE MIMO发射机子系统。控件使用的默认发送器配置ltehdlTransmitter_init.m脚本:

enb。NDLRB = 6;%{6日,15日,25、50、75100}

enb。CyclicPrefix =“正常”；%{“正常”、“扩展”}

enb。Ng =“六”；%{“第六”、“一半”,“一个”,“两个”}

enb。PHICHDuration =“正常”；%{“正常”、“扩展”}

enb。CellRefP = 4;% {1, 2, 4}

Tx_cellids = [390 89 501 231 500];%{0到503}

outate = 1;% {1,2}

TotalSubframes = 45;%{正整数}

可以更改此默认配置，为每个变量使用其他可能的值，如每行注释中所示。

HDL LTE MIMO发射机

的结构HDL LTE MIMO发射机子系统如下所示。的帧控制器控制子帧和帧索引。的输入采样器对输入进行采样NDLRB而且NCellID然后将值传播到后续的块。的PSS和SSS的生成根据NDLRB和子帧索引生成PSS, SSS和相应的内存地址。的MIB的一代block生成MIB的串行数据。的BCH编码而且PBCH编码器生成所有天线的PBCH信道和内存地址信息。的CellRS链为每个天线生成特定于单元的参考信号和对应地址。的读写逻辑从每个节点写入和读取网格数据LTE存储器并向相应的LTE OFDM调制器．的离散FIR滤波器块使用基于输入配置计算的系数对调制数据进行过滤。

帧控制器

该子系统假定输入采样率为10.24 MHz。它通过提供控制子帧和无线电帧边界cellEnb信号到样本NCellID．它返回无线电帧和子帧索引。它还提供了syncStart，bchStart,cellRSStart触发信号控制下游块。

PSS和SSS生成

该子系统根据输入生成LTE内存库的主同步信号(PSS)、次同步信号(SSS)和各自的写地址NDLRB而且NCellID．syncStart触发PSS和SSS的生成。PSS和SSS占用资源网格中两个OFDM符号的相同中心62子载波[1］．该子系统同时生成信号及其对应地址，因此PSS和SSS的单个流可以同时写入与每个天线对应的所有LTE存储器。

PSS序列由频域Zadoff-Chu序列[1］．Zadoff-Chu根序列索引依赖于ncellli2，它由NCellID．有三个可能的ncellli2值，因此所有可能的PSS序列都被预先计算并存储在PSS_LUT．

PSS_generation:确定ncellli2，并从中读取相应的PSS序列PSS_LUT按顺序。
PSS_indices:计算PSS数据写入LTE memory Bank所需的内存地址。这个子系统相当于LTE工具箱™功能ltePSSIndices．

SSS序列是两个31位二进制序列的交错拼接。用PSS给出的置乱序列对连接的序列进行置乱。这些序列的组合在子帧0和子帧5之间不同[1］．指标m0和m1来源于物理层细胞标识组ncelllid1 [1］．这些指标和序列s(n)， c(n)和z(n)被计算并存储在m0_LUT，m1_LUT，S_LUT，C_LUT,Z_LUT分别。

SSS_generation:计算m0和m1NCellID并根据子帧索引计算序列s(n)、c(n)和z(n)所需的索引。生成SSS序列，如[1］．
SSS_indices:计算将SSS数据写入LTE memory Bank所需的内存地址。这个子系统相当于LTE工具箱™功能lteSSSIndices．

BCH编码

广播通道BCH (Broadcast Channel)对到达块的MIB信息进行处理，每传输时间间隔(TTI)为40毫秒，最多处理一个传输块。该块实现以下编码步骤。

CRC编码:整个传输块用于计算[中指定的多项式的CRC奇偶校验位。2］．然后将奇偶校验位附加到传输块。附加后，根据传输配置对CRC位进行置乱。的LTE CRC编码器的CRC掩码ltehdlTransmitter_init.m基于输入配置的脚本。

信道编码:LTE卷积编码器Block使用约束长度为7的尾咬卷积码和多项式对信息位进行编码八进制。因为编码器的编码率是1/3，然后使用Serializer1D(高密度脂蛋白编码器)块和控制信号重采样到30.72 MHz (3 * 10.24 MHz)。

速率匹配:所编码的位是交错的，然后用交错地址选择特定长度的位[2］．对于广播通道，由于MIB的长度是固定的，因此预先计算交叉的写和读地址并存储在wr_addrLUT而且rd_addrLUT分别。一旦所有序列化编码的位被写入RAM的交错地址中，就使用交错读地址将位读回。

PBCH编码器

物理广播通道按以下步骤处理编码的位。

加扰的编码位。BCH编码使用LTE黄金序列发生器块。序列在每个无线电帧中用NCellID初始化()完成．生成的单元特定序列与输入编码位进行置乱。

正交相移编码映射:为PBCH信道指定的调制方案为QPSK [1］．的LTE符号调制器块生成复值QPSK调制符号。

层映射:定义了三个子系统用于层映射。这些子系统被放置在一个变体子系统中。根据输入配置中使用的天线数量enb。CellRefP,ltehdlTransmitter_init.m脚本在变体子系统中选择三个子系统中的一个。这层映射Block根据使用的天线数量将输入流样本分为1、2或4个序列。输入流输出，无需对单个天线进行任何处理。对于多个天线，该块为每个天线生成有效信号。对于每个输入样本，只有一个有效信号是高的。

预编码:该块还使用变体子系统，根据发射机配置中的天线数量，对输入样本进行不同的处理。为enb。CellRefP设置为1时，输入将不经过任何处理就输出。为enb。CellRefP设为4(或2)，则每处理4(或2)个连续样本X0, X1, X2, X3(或X0, X1)，以在4(或2)个时间瞬间生成4(或2)个样本的4(或2)个流。

所示分系统为[中指定的4个天线生成输出序列1］．

内存:存储与初始无线电帧的物理广播信道对应的复杂调制符号PBCH_RAM．对于四个连续的无线电帧，在物理广播信道上传输的比特数对于普通循环前缀为1920，对于扩展循环前缀为1728。读写控制器控制读和写地址基于，因为广播频道(BCH)的周期为40毫秒。

PBCH索引:计算将PBCH数据写入LTE memory Bank所需的内存地址。的PBCH_indices子系统相当于LTE工具箱™功能ltePBCHIndices．

CellRS链

细胞特定的参考序列是伪随机序列的复调制值，如[1］．伪随机序列生成器初始化为 $c_{init}$ 在每个OFDM符号的开头，如[1］．

CellRS_generation:输入cellRSStart触发CRS信号的生成。由于CRS在单个子帧的6个OFDM符号中可用(天线端口0和端口1中有4个OFDM符号，天线端口2和端口3中有2个OFDM符号)，该子系统计算一个6元 $c_{init}$ 每一个子帧的向量。的LTE黄金序列发生器Block用vector初始化 $c_{init}$ 表示多个通道，并提供六个不同的单元特定伪随机序列。写控制器控制这些序列写入6个内存库CellRS_RAM．它也会返回rd_en，它可以将数据从CellRS_RAM．Read Controller控制CRS数据的读取。如果使用四根天线，它读取6个OFDM符号，如果使用一根或两根天线，它只读取4个OFDM符号。它返回rd_bank而且rd_valid信号为6 / 4个OFDM符号选择合适的符号。然后将序列映射到复杂QPSK调制符号。

CellRS_indices:该子系统计算每个节点的地址LTE存储器写入CRS数据。它相当于LTE工具箱™功能lteCellRSIndices．

读写逻辑

的读写逻辑子系统包含一个写选择器，读选择器，四个LTE存储器，以及一个与每个LTE存储器相关联的网格库选择器。LTE内存银行的存储容量是在支持的最大LTE带宽(20 MHz)下的复杂调制符号的一个子帧。万博1manbetx每个LTE记忆库可存储14 × 2048 × 16位复值，即14个OFDM符号，每个OFDM符号包含2048个复值。

写选择器将数据的子帧写入内存库。PSS和SSS占据中心子载波。所有天线使用单一的PSS和SSS数据流。PBCH数据由与每个天线端口对应的多个流组成。根据为每个CRS生成的四个地址，将生成的CRS数据映射到网格LTE存储器在CellRS_indices块。写选择器首先将PSS和SSS同时写入所有LTE内存库中的相应位置。然后将PBCH数据和CRS数据写入相应的LTE内存银行并返回rd_enb表示写操作已经完成。

Read Selector从每个样本中读取LTE存储器基于rd_enb而且准备好了从LTE OFDM调制器块。每个LTE记忆库返回一个14元素的向量，对应于一个子载波。的Grid Bank选择从14元向量中选取合适的样本，形成每个天线的资源网格输出。

由于本例的范围仅限于PSS、SSS、CRS和PBCH传输，因此在将新数据写入内存之前，在每个子帧的开始擦除所有LTE内存库。

OFDM调制和滤波

LTE存储库中的网格数据是用ofdm调制的LTE OFDM调制器块的“输出数据采样率”参数设置为“匹配输出数据采样率到NDLRB”。对调制数据进行滤波离散FIR滤波器块，其系数生成的采样率对应于NDLRB。不同的子系统根据天线的数量控制OFDM调制器和FIR滤波器的数量，这降低了单天线使用时的资源利用率。

验证和结果

运行模拟之后，ltehdlTransmitter_PostSim.m脚本自动执行StopFcn模型的回调。在本例中，通过以下方法验证发射机输出:

模型发射信号验证:

该模型中的发射机输出信号与使用LTE Toolbox™函数生成的参考发射机信号进行交叉验证，每个天线使用以下两个子图。

第一个子图显示滤波数据的功率谱密度(PSD)输出。将结果与使用LTE Toolbox™生成的参考输出信号的PSD进行比较。这个比较显示了两个信号的等价性。图中显示的传输带宽为BW = 1.4MHz。
第二副图显示的是传输波形的绝对值。结果绘制在使用LTE工具箱™生成的参考发射机信号的绝对值上。图中还显示了通过HDL实现得到的样本与参考信号之间的差异。这一比较显示了两个发射机信号之间的最小误差。

单元格搜索和MIB解码结果:

发射机输出信号的有效样本存储到工作空间变量中txSamples．这些样本通过LTE衰落信道产生接收器输入信号，rxSamples．的lteFadingChannel(LTE工具箱)功能建模LTE衰落信道。

本例使用以下通道配置:

chcfg。NRxAnts = 1;chcfg。MIMOCorrelation =“媒介”；chcfg。NormalizeTxAnts =“上”；chcfg。DelayProfile =“环保署”；%{“了”,“环保署”}只有当延迟配置文件没有设置时，下面的模型配置才存在%到“关闭”。chcfg。DopplerFreq = 5;chcfg。SamplingRate = 30.72e6;chcfg。InitTime = 0;chcfg。NTerms = 16;chcfg。ModelType =“GMEDS”；chcfg。NormalizePathGains =“上”；chcfg。InitPhase =“随机”；chcfg。种子= 1;

要创建无褪色通道，请设置chcfg。DelayProfile的“off”ltehdlTransmitter_PostSim.m脚本。

此通道配置与默认配置一起使用enb结构，并且只支持在万博1manbetxenb。PHICHDuration而且enb。Ng字段。

下图显示了通道输出的单元搜索和MIB解码的结果，rxSamples，使用LTE工具箱™功能。这些图验证了发射机的性能，并将HDL发射机实现与定义的输入配置进行比较tx_cellids而且enb．

Cell Search后的NCellID:显示在衰落通道输出上执行的LTE Cell Search结果。

MIB解码后的Cell-wide settings:显示MIB解码后的各字段- NDLRB、Ng、PHICH duration和衰落通道输出上执行的系统帧数(SFN)。

示例模型不支持快速加速模式下的模拟。万博1manbetx

单元格搜索和MIB恢复验证示例

您可以验证LTE HDL PBCH发射机实例，将其连接到LTE HDL MIB恢复示例模型和检查发射机的输出是否正确解码。为了使发射器模型与接收器模型兼容，需要对发射器进行以下更改:

设置outRate= 2(默认值1)，然后运行模型。这将设置每个的输出速率LTE OFDM调制器并生成与每个天线相关的fir滤波器系数。
设置enb。CellRefP= 2(默认值4)，然后运行模型。
使用相同的NCellID传输中的所有无线电帧。即设置tx_cellids到0-503范围内的标量值。

该图显示了HDL LTE MIMO发射机而且HDL LTE MIB恢复子系统连接在一起。并给出了模型的仿真结果。显示块显示接收方从输出解码的CellID和MIB字段(NDLRB、Ng、PHICH持续时间和系统帧数(SFN))HDL LTE MIMO发射机子系统。

你也可以不使用信道来验证设计，方法是终止第二天线的输出，用第一天线的输出绕过信道系统。

HDL代码生成

要检查并为这个示例生成HDL，您必须拥有HDL Coder™许可证。使用makehdl而且makehdltb命令生成HDL代码和测试台架HDL LTE MIMO发射机子系统。因为本例中的stopTime依赖于TotalSubframes，测试台架的生成时间取决于TotalSubframes．

的HDL LTE MIMO发射机子系统在Xilinx®Zynq®-7000 ZC706评估板上合成。驿站地点和路由资源利用结果如下表所示。

没有资源。天线数量= 1天线数量= 2= 4使用的天线  ____________________ ________________________ ________________________ ________________________ 片寄存器附近地区11984 22220 42861 12788 23839 45787片RAMB36 41 82 164 RAMB18 11 21 41 DSP 49 93 177 Max。频率(MHz) 210.08 206.39 204.75

参考文献

3GPP TS 36.211“物理通道和调制”。
3GPP TS 36.212“多路复用和信道编码”。