杰克·埃里克森MathWorks
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。
输入波形是由这个MATLAB函数生成的,也包括在这个参考应用程序中。
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,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 Testbench驱动Simulink模型的输入,万博1manbetx它们会转换为样本流,然后回到输出上的帧,以进行比较,而MATLAB硬件参考算法在此阶段是测试禁止将用于验证的参考。
在这里,我们为每个硬件目标子系统创建了单独的Sim万博1manbetxulink模型。这显示了分区的好处——我们可以使用其中一个的MATLAB仿真版本,同时专注于另一个的Simulink细节。万博1manbetx首先是单元搜索子系统。
MATLAB数据通过这里的From Workspace块传递,在这些To Workspace块中为MATLAB收集输出。当我们使用MATLAB驱动测试台架时,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1manbetx与MATLAB参考一样,输入波形在第一种模式下通过DDC到PSS检测,结果返回到作为软件的MATLAB测试台,然后在解调模式下返回到硬件,在那里它被发送到OFDM解调器,这是一个硬件就绪的块,您可以插入并配置。将解调后的网格输出,也送入SSS检测,结果均配准于系统输出,返回MATLAB。您还可以看到用于输出到顶层的诊断信息的收集。
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。万博1manbetx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细节,设计本身可以在无线HDL工具箱中找到
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