【正文】 1 導(dǎo)頻，同步數(shù)據(jù)的映射 符號(hào)塊 說明 第 0 符號(hào)塊 如下圖所示，在第 0 符號(hào)塊每間隔 6個(gè) 資源單元，插入一個(gè)導(dǎo)頻數(shù)據(jù)，即 1 …600 第 4 符號(hào)塊 如下圖所示，在第 4 符號(hào)塊每間隔 6 個(gè)資源單元，插入一個(gè)導(dǎo)頻數(shù)據(jù)，即 …597 第 6 符號(hào)塊 在第 6 符號(hào)塊，插入同步數(shù)據(jù)： 13 0 3 0 5 個(gè) 0 5 個(gè) 0 3 1 6 1第 1 3 6 個(gè) 子 載 波 第 3 7 5 6 4 個(gè) 子 載 波 第 5 6 5 6 0 0 個(gè) 子 載 波 圖 38 下行參考 導(dǎo)頻 信號(hào)的映射 [5] 該設(shè)計(jì)未進(jìn)行同步技術(shù)的完整測試，對(duì)于導(dǎo)頻數(shù)據(jù)和同步數(shù)據(jù)，該接收機(jī)系統(tǒng)未進(jìn)行相關(guān)的同步數(shù) 據(jù)處理 (符號(hào)同步，定時(shí)同步，信道估計(jì)，載波同步，分組檢測等都會(huì)涉及到導(dǎo)頻和同步數(shù)據(jù)的操作 )，導(dǎo)頻數(shù)據(jù)： 不同的小區(qū) ??????????????的不同時(shí)隙 ????內(nèi)的不同的 OFDM符號(hào) ??的偽隨機(jī)序列種子都不一樣，及參考信號(hào)也不一樣 ，這里基于工程優(yōu)先實(shí)現(xiàn)功能默認(rèn) ?????????????? = 0；經(jīng)過簡化，第 0 符號(hào)塊插入的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的偽隨機(jī)序列的初始種子： ?????????? = (214 +2)??????????????+213 +1 (320) 第 4 符號(hào)塊插入的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的偽隨機(jī)序列的初始種子： ?????????? = (210 ? 12+2)?????????????? +210 ?12+1 (321) LTE系統(tǒng)共有 504個(gè)物理層唯一小區(qū) 標(biāo)識(shí)，物理層小區(qū)標(biāo)識(shí)分為 168個(gè)物理層小區(qū)標(biāo)識(shí)組，每一組包含3 個(gè)唯一標(biāo)識(shí)符，物理層小區(qū)標(biāo)識(shí) ?????????????? = 3??????(1)+??????(2), 這里默認(rèn) ?????????????? = 0，則 0 符號(hào)塊的初始種子 : ?????????? = 8193(??) = 10_0000_0000_0001(??) (322) 4 符號(hào)塊的初始種子 : ?????????? = 12289(??) = 11_0000_0000_0001(??) (323) 進(jìn)而進(jìn)行 M 序列仿真得到導(dǎo)頻參數(shù) 。 系統(tǒng)框圖 F F T 解 映 射 Q A M 解 調(diào) T u r b o 譯 碼 比 特 數(shù) 據(jù)測 試 輸 入 圖 31 接收機(jī) 系統(tǒng)框架 時(shí) 域 接 收 的 1 0 2 4 個(gè) 數(shù) 據(jù)1 3 0 0 子 載 波0 第 0 第 3 0 1 子 載 波 | 第 3 0 1 第 7 2 3 號(hào) 子 載 波 填 充 0 | 第 7 2 4 第 1 0 2 3 子 載 波3 0 1 6 0 0 子 載 波6 0 0 個(gè) 子 載 波 ( 不 包 含 0 號(hào) 子 載 波 )F F T 長 度 為 1 0 2 4C PF F T 處 理 0 1 2 3 4 5 6 1 7 1 8 1 9 0 說 明 ， 0 6 , 包 含 6 0 0 個(gè) 子 載 波 ， 由 于 0 ， 4 符 號(hào) 塊 各 插 入了 1 0 0 個(gè) 導(dǎo) 頻 數(shù) 據(jù) ， 6 符 號(hào) 塊 插 入 了 7 2 同 步 數(shù) 據(jù) ， 所 以 數(shù)據(jù) 傳 送 至 1 6 Q A M 解 調(diào) 時(shí) ， 1 , 2 , 3 , 5 為 6 0 0 個(gè) 有 效 數(shù) 據(jù) ， 0 和 4 為 5 0 0 個(gè) 有 效 數(shù) 據(jù) ， 6 為 5 2 8 個(gè) 有 效 數(shù) 據(jù)6 0 0 / 5 2 6 / 5 0 0 個(gè) 數(shù) 據(jù)2 4 0 0 / 2 1 0 4 / 2 0 0 0 個(gè) 數(shù) 據(jù)解 映 射1 6 Q A M解 調(diào)1 1 9 4 / 1 0 4 6 / 9 9 4 個(gè) b i t反 鑿 孔t u r b o 譯碼b i t 數(shù) 據(jù)輸 出 圖 32 數(shù)據(jù)流程圖 模塊解析 IFFT/FFT IFFT/FFT 在 OFDM 系統(tǒng)的應(yīng)用 一個(gè) OFDM[2]符號(hào)包括多個(gè)經(jīng)過調(diào)制的子載波。參考 LTE單天線導(dǎo)頻方案。 (TDD) TDD 用時(shí)間來分離 接收和發(fā)送信道，接收和發(fā)送使用同一頻率的不同時(shí)隙作為信道的承載，上行或下行 方向的資源時(shí)間上是不連續(xù)的。 如圖26 所示。 ZadoffChu(ZC)根序列 μ根據(jù)下表： 表 23 主同步信號(hào)跟索引 μ 物理層小區(qū)表示組內(nèi)的物理表示 根 序列序號(hào) ?? 0 25 1 29 2 34 循環(huán)前綴 (CP)： 應(yīng)用 OFDM 的一個(gè) 主要 原因在于該系統(tǒng)可以有效對(duì)抗多徑時(shí)延 。 系統(tǒng)架構(gòu) 輸 入 數(shù) 據(jù) 編 碼 交 織 數(shù) 字 調(diào) 制 映 射 串 并 變 換 I F F T 并 串 變 換 C P / 加 窗數(shù) 據(jù) 接 收 譯 碼 解 交 織 數(shù) 字 解 調(diào) 解 映 射 并 串 變 換 F F T 串 并 變 換 去 C P射 頻 T X同 步射 頻 R X 圖 25 OFDM 收發(fā)機(jī)框圖 如圖 25 所示，發(fā)送端將傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成子載波的幅度和相位的映射，并進(jìn)行 IFFT將數(shù)據(jù)的頻譜表達(dá)式變成時(shí)域上。假設(shè) N 表示子載波 的 個(gè)數(shù)， T 表示 OFDM符號(hào)的 周期 ， ????(i=0、 … 、 N1)為 分配給每個(gè)子載波的數(shù)據(jù)符號(hào)， ????為第 0 號(hào)子載波的載波頻率，矩形函數(shù) rect(t)=1,|??| ≤ T/2,則從 t=????開始的一個(gè) OFDM符號(hào)表示 如 (21)： s(t)={????2∑ ????????????.?? ????? ???2/??????0??2??.???? +????/(?? ?????)1???1??=0 3 ???? ≤ t ≤ ????+ ??0 其他 (21) 通常采用復(fù)等效基帶信號(hào)來描述 OFDM的輸出信號(hào)， 如 (22) 2 s(t)={∑ ????????????.?? ????? ???2/??????0??2?????? (???????)1 ???? ≤ t ≤ ???? +?????1??=00 其他 (22) 其中實(shí)部和虛部分別對(duì)應(yīng) OFDM 符號(hào)的同相分量 (Inphase,I)和正交分量 (Quadraturephase,Q),在實(shí)際系統(tǒng)中 把 它們分別與子載波 cos 和 sin 分量相乘，構(gòu)成最終的子載波信號(hào)合成的 OFDM信號(hào) ,如 圖 22 所示 。 OFDM將 高速的數(shù)據(jù)流通過串并變換分配到 低 速率 的若干 頻率子信道中傳輸，不同的是 OFDM技術(shù)更好地提高了 頻譜利用率。但隨著人們對(duì)通信業(yè)務(wù)范圍和業(yè)務(wù)速率要求的不待提高，第三代 (3G)移動(dòng)通信系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 題目 ： 基于 LTE 接收機(jī)無線通信基帶的 FPGA 實(shí)現(xiàn) 學(xué) 院： 物理與光電信息科技學(xué)院 專 業(yè)： 電子信息工程 年 級(jí)： 2021 級(jí) 學(xué) 號(hào)： 106032021113 姓 名： 張藝祥 指導(dǎo)教師： 吳進(jìn)營 2021 年 3 月 20 號(hào) 基于 LTE 接收機(jī)無線通信基帶的 FPGA 實(shí)現(xiàn) 物理與光電信息科技學(xué)院 電子信息工程專業(yè) 106032021113 黃波 指導(dǎo)教師 吳進(jìn)營 【摘要】 隨 著移 動(dòng) 通 信在全 球范 圍 的迅 速 發(fā) 展， 從第 二代 GSM到 第三代 3G技 術(shù) 的 不斷推 進(jìn) ，在 滿 足了 語 音， 電 子 郵 件， 圖 片， 音 樂 的移 動(dòng) 通信服 務(wù) 的同 時(shí) ， 對(duì) 于 大量數(shù) 據(jù)信息 的 傳輸 接收 ， 例 如 視頻 的無 線 移 動(dòng)傳 輸 等多 媒體 技 術(shù) ，成 為 了 未來 用 戶 所 希望 通 過 移 動(dòng)終 端隨 時(shí) 隨地進(jìn) 行通 信的 選擇 。第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)主要是為了支持話音和低速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)而設(shè)計(jì)。 LTE 關(guān)鍵技術(shù) OFDM(正交頻分復(fù)用 ) OFDM, (Orthogonal Frequency Division Multiplexing， 正交頻分復(fù)用 )，與已經(jīng)普遍應(yīng)用的頻分復(fù)用(FDM， Frequency Division Multiplexing)技術(shù) 類似 。 OFDM 系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 OFDM[2]中 ，一個(gè) OFDM 符號(hào)包括多個(gè)經(jīng)過調(diào)制的子載波。 但子載波之間 存在頻偏時(shí) 就會(huì)導(dǎo)致這種正交性的破壞，即 OFDM系統(tǒng)對(duì)頻偏差較為敏感。 FDZC 序列長度為 63； PSC序列長度 =63(包括 DC) ????(??) = { ???????????(??+1)63 ?? = 0、 …、 30?????????(??+2)(??+1)63 ??= 3 3 …、 61 (28) 選擇不同的根索引 μ，可以得到互相關(guān)性很好的主同步信號(hào)。 則符號(hào)的總長度 ???? = ???? +???????? (????為 OFDM 符號(hào)的總長度； ????為抽樣的保護(hù)間隔長度， ????????為 FFT 變換產(chǎn)生的 OFDM 符號(hào)長度 )。 FDD必須采用成堆的頻率，依靠頻率來區(qū)分上下行鏈路，其單方向的資源在時(shí)間上連續(xù)的。頻域間隔 6個(gè)子載波，使用交叉菱形狀導(dǎo)頻。 3 系統(tǒng)概述 該設(shè)計(jì) 基于 FDDLTE 協(xié)議，進(jìn)行 LTE的核心技術(shù) OFDM,帶寬 10MHz基帶信號(hào)的實(shí)現(xiàn) ，由于時(shí)間的限制與自身知識(shí)體系架構(gòu)系統(tǒng) 還未 完善， OFDM 同步技術(shù)測試工作 暫時(shí) 還未完成， 現(xiàn)以 OFDM 基帶 9 信號(hào) 主體 作為本課題 。、 N1 (39) 根據(jù) ???? = ?????2???? ,則 IDFT 為： x(n)=1??∑ ??(??)???1??=0 ?????nk, n=0、 有效子載波數(shù) 601(包含 0 號(hào)子載波 ，即直流分量 )需映射為 IFFT 所需要的 1024 個(gè)子載波 。通常采用格雷 碼 映射，其規(guī)則是：相鄰的星座點(diǎn)只差一個(gè)比特 (從概率的角度，誤判為相鄰點(diǎn)的概率高于非相鄰點(diǎn) [7])。實(shí)際上，歸一化是為了方便系統(tǒng)性能的比較，所以就要分清比較的模塊是什么。因此，在平均功率相等條件下， 16QAM 比 16PSK 信號(hào)的噪聲容限大 dB。 如圖 315 所示 。即輸出為 v=(11,00,10,10,01,00,10)。不同的是該模塊實(shí)現(xiàn)的是 軟輸出 ，對(duì)應(yīng)下一模塊的 de_trubo. 代碼實(shí)現(xiàn) module de_qam( //in input in_clk_122_88, //傳送至 turbo模塊的時(shí)鐘 input in_clk_61_44, //16QAM解調(diào)時(shí)鐘 input rst_n, //復(fù)位信號(hào) input [15:0] in_re, //輸入 16位寬的實(shí)部數(shù)據(jù) input [15:0] in_im, //輸入 16位寬的虛部數(shù)據(jù) input in_valid, //輸入使能位，高電平有效 input [2:0] in_n_sym, //輸入符號(hào)數(shù)的標(biāo)識(shí) 25 //out output [4:0] out_qam2turbo_sys, //16QAM解調(diào)后輸出至 turbo的第一流數(shù)據(jù) output [4:0] out_qam2turbo_1, //16QAM解調(diào)后輸出至 turbo的第二流數(shù)據(jù) output [4:0] out_qam2turbo_2, //16QAM解調(diào)后輸出至 turbo的第三流數(shù)據(jù) output out_valid2turbo, //16QAM解調(diào)輸出使能位，高電平有效 output out_fd, //輸出脈沖信號(hào)標(biāo)識(shí) outpu