杰克erickson,Mathworks
5G NR HDL Cell Search和MIB Recovery参考应用程序是一个经过fpga验证的子系统IP,执行OFDM解调,检测主从同步信号(PSS/SSS),然后解码主信息块(MIB)。利用Simulink设计了FPGA子系统万博1manbetx®,并且可以用作或修改以检测和解码信号同步块(SSB)信息以用于5G无线应用程序。该视频概述了用于创建它的设计方法,并显示如何模拟它并为FPGA或ASIC实现生成可合成的RTL。详细信息包括:
无线HDL工具箱中的NR HDL Cell搜索和MIB恢复参考应用程序是硬件优化的实现,您可以用于检测和解码5G新的无线电信号信息作为无线应用程序的一部分。
您将生成HDL的子系统在Simulink中建模,因为Simulink具有内置的时间,并且有助于可视化并行架构和定点数据类型传播万博1manbetx。
由于这些开始使用5G工具箱的Matlab算法,因此我们重新使用该代码来验证我们的实现,此处展示工作流程。
第一步是从测试台分区将部署到应用程序的功能。我们在MATLAB方面做到这一点,而我们会添加部署所需的一些功能,因此我们可以验证数字。例如,因为这需要为真实世界过空中信号工作,它包括一个数字下变频器,用于混合到基带和更改采样率。
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。
在输出方面,MATLAB代码最初将显示并绘制结果,然后打印一些比较与参考。
在此图中,蓝色框表示测试台元素,橙色表示设计。尽早执行此分区非常重要,以便更容易地交换并使用更多实现详细信息进行比较版本。
有两个主要的子系统,用于硬件。第一个将执行单元格搜索并检测主和辅助同步信号,有时它需要使用所有应用程序。第二个子系统使用该信息来解码主信息块或MIB。
专注于同步信号块检测,它以两个阶段运行,由软件层控制。
第一相位搜索模式-接受波形连同频率偏移和所需的子载波间距的粗略估计,并执行PSS检测,返回三个可能的PSS值的相关结果。搜索模式允许软件协调搜索PSS(或细胞)在不同的粗频率偏移和副载波间隔。软件确定最强的PSS相关性,对应最强的cell,然后以解调方式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。
还有一个诊断信号的MATLAB结构它被路由到顶层。这样可以很好地构造设计,以便稍后将这些信号带到FPGA的顶层进行调试。
最后,SSB解码子系统从解调的资源网格解码了MIB信息。
我们仍然需要使这些算法适应在连续的信号数据流上工作,因为它们将在硬件上。万博1manbetxSimulink是最好的环境,因为它模拟了定时。
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,当它开始时,它为生成的测试波形生成一个图,它显示了传输波形中所有8个ssb的组合资源网格。仿真需要几分钟,因为它同时运行MATLAB和Simulink,在每种模式下……所以直接跳到结果。万博1manbetx首先,单元搜索模式结果显示PSS0是最强的单元,然后从SSS相关器得到一个清晰的峰值,最后是显示PSS之后的解调符号的谱图,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结果都返回到MATLAB工作空间进行分析。
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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