【導(dǎo)讀】隨著移動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，進行通信的選擇。LTE作為3G技術(shù)的演進，改進和增強了3G的空中接口技術(shù)，采用正交頻分。作為無線網(wǎng)絡(luò)演進的唯一標(biāo)準(zhǔn)，提高數(shù)據(jù)傳送速率，改善。核心技術(shù)OFDM，使用FPGA平臺實現(xiàn)LTE接收機通信基帶的仿真驗證實現(xiàn)的工作情況。模擬蜂窩網(wǎng)的容量已不能滿。足日益增長的移動用戶的需求。20世紀80年代中期，歐洲首先推出了全球移動通信系統(tǒng)(GSM，Global. SystemforMobile).隨后美國和日本也相繼制定了各自的數(shù)字移動通信體制。20年代80年初，美國。從此碼分多址這種新的無線接入技術(shù)在移動通信領(lǐng)域占據(jù)了越來越重要的。圍和業(yè)務(wù)速率要求的不待提高，第三代移動通信系統(tǒng)應(yīng)運而生。目前，已經(jīng)把更多的方向投向超3G的移動通信系統(tǒng)。Evolution,LTE)是第一個從一開始就強調(diào)支持分組交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的蜂窩移動通信系統(tǒng)，分組通信只是其。LTE作為未來的通信標(biāo)準(zhǔn)，能夠更好地利用頻譜，以更低的成本提供更好的覆蓋和信道容量。50-100Mbit/s,上行速率也可以達到30-50Mbit/s。

　　

【正文】 境 Matlab2021a 基于 OFDM 基帶原理，進行前級仿真 采用 verilog語言，進行 FPGA編程 針對 verilog腳本進行信號測試 測試環(huán)境 編寫或使用 testbench 測試 模塊測試和鏈條測試 使用數(shù)據(jù) ram 在 FPGA上測試 將 程序載入 硬件板上 ，采用XILINX自帶的 chipscope抓取數(shù)據(jù)進行測試 比對數(shù)據(jù) 將對逆的模塊進行聯(lián)調(diào)測試，編寫matlab 相應(yīng)的程序進行數(shù)據(jù)比對 硬件環(huán)境 FPGA芯片 XC6SLX150T I1 Q1 I1 … I2 Q2 I2 … I1 Q1 I1 … I2 填充 0 I2 … 填充 0 Q2 填充 0 … 19 圖 319 主板正面 圖 320 主板背面 4 軟件設(shè)計 設(shè)計框架 圖 41 接收機 RTL 視圖 端口描述 表 41 接口說明 接口 說明 位寬 rst_n 復(fù)位信號，低電平有效 1 in_valid 接收機輸入數(shù)據(jù)使能位，高電平有效 1 in_config_valid FFT 模塊的配置使能位 1 clk_122_88 接收機輸入時鐘接口 1 clk_61_44 接收機輸入時鐘接口 1 in_im 接收機輸入虛部的接口 16 in_re 接收機輸入實部的接口 16 out_data 接收機輸出數(shù)據(jù)接口 1 out_valid 接收機輸出數(shù)據(jù)使能位接口，高電平有效 1 內(nèi)部結(jié)構(gòu)： 20 圖 42 接收機 模塊數(shù)據(jù)流動圖 接收機（無同步功能）分為四個模塊，分別是： FFT模塊， de_map模塊 ,de_qam模 塊 ,de_turbo模塊 。 各模塊的需求如下： 表 42 接收機主要模塊功能 說明 功能 具體功能 需求 /備注 FFT 模塊 使用流水 I/O，并行輸出數(shù)據(jù)， 進行傅里葉變換 ，將時域數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成頻域數(shù)據(jù) 使用 IP 核 de_map 通過識別 接收 的符號標(biāo)號來判斷如何 去除 導(dǎo)頻和同步 數(shù)據(jù)，存儲到 FIFO，滿足一定條件后從， FIFO輸出數(shù)據(jù)至下一個模塊 de_map輸入的數(shù)據(jù)有 1024個復(fù)數(shù)，去除同步導(dǎo)頻數(shù)據(jù)后，從符號塊06 解 映射 后 的數(shù) 據(jù) 依 次為500,600,600,600,500,600,526，為了防止數(shù)據(jù)的丟失， FIFO讀出數(shù)據(jù)使能位有效的條件需要 FIFO緩存一定的數(shù)據(jù)后再取出 de_QAM+反打孔 基于 de_QAM機制，將輸入的一個 32位寬的復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)換成 4個 16位寬的實數(shù)，進行反打孔，截取符號位，整數(shù)位和 3位小數(shù)位，生成 3個 5位寬的數(shù)據(jù)，輸出至de_turbo進行解碼，實現(xiàn)解調(diào) 選擇 16QAM，因為制作簡介，低信噪比下性能良好，也有利于發(fā)揮turbo解碼的性能。輸出數(shù)據(jù)速率 是輸入數(shù)據(jù)速率的 1/2， 目的：降低誤碼率的同時提高傳輸效率。 將接收到的一個復(fù)數(shù)映射到星座圖，對數(shù)據(jù)進行 I路和 Q路的處理，輸出 4個實數(shù) de_turbo編碼 de_turbo編碼使用 IP CORE， 速率 模式選擇 1/3，對輸入的數(shù)據(jù)進行譯碼 turbo編碼模塊對數(shù)據(jù)進行加載 6bit咬尾 ，基于 de_turbo的機制，所以在de_turbo模塊中，輸出比特流的數(shù)目等于輸入塊大小 in_block_size，即實際輸入的 15位寬數(shù)據(jù)數(shù)量需要滿足 塊大小 in_block_size+6 模塊 設(shè)計 FFT FFT RTL 視圖 FFT模塊 21 圖 43 FFT模塊 RTL視圖 接口說明： 表 43 FFT 接口說明 接口 說明 位寬 in_clk_61_44 的時鐘輸入接口 1 in_config_valid 配置 FFT 的參數(shù)使能接口配置 FFT 的參數(shù)使能接口，在輸入使能位有效的第一個時鐘產(chǎn)生一個脈沖進行配置FFT 的相關(guān)參， (比如， CP 長度， IFFT 或 FFT 的選擇 ) 1 in_valid 輸入數(shù)據(jù)使能位，高電平有效 1 in_im FFT 的輸入虛部數(shù)據(jù)接口 16 in_re FFT 的輸入實部數(shù)據(jù)接口 16 out_valid 輸出數(shù)據(jù)的使能位接口，高電平有效 1 out_im FFT 的輸出虛部數(shù)據(jù)接口， 1024 個數(shù)據(jù) 16 out_re FFT 的輸出實部數(shù)據(jù)接口 , 1024 個數(shù)據(jù) 16 out_n_sym 輸出塊的符號，在 de_map用于對不同符號塊解映射的識別 1 out_index FFT 輸出數(shù)據(jù)索引， 0~1023，用于參考信 10 out_data_tlast 在 FFT 一個符號塊輸出的最后一個數(shù)據(jù)，產(chǎn)生脈沖高電平 ,參考信息 1 out_config_ready 配置 FFT 的反饋信號，當(dāng)輸出為高時，配置完成 1 out_data_ready FFT 輸出數(shù)據(jù)的反饋，當(dāng)輸出為高時，準(zhǔn)備輸出 1 模塊功能描述： 該模塊在輸入數(shù)據(jù)使能位有效時，第一個時鐘進行 FFT 配置 (CP 長度，選擇 FFT 模式 )，接著對 1024個復(fù)數(shù) (實部 +虛部 )進行 FFT 數(shù)據(jù)處理，延時一段時間 (數(shù)據(jù)進行 FFT 處理的時間 )，串行輸出 1024 個復(fù)數(shù)給下一個模塊 de_map，輸出數(shù)據(jù)可以從 FFT 的反饋信號端口進行觀察， 實現(xiàn)將時域數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成頻域數(shù)據(jù)， 方便下一模塊進行數(shù)據(jù)處理，與 IFFT 形成對逆。 代碼實現(xiàn) /****************************************************************************** **FFT模塊 ******************************************************************************/ module fft( //in input in_clk_61_44, //用于 fft處理的時鐘 22 input rst_n, input in_config_valid, //參數(shù)使能有效位，符號塊的第一時鐘賦值 input [15:0]in_re, //輸入數(shù)據(jù)實部 16位寬 input [15:0]in_im, //輸入數(shù)據(jù)虛部 16位寬 input in_valid, //輸入數(shù)據(jù)使能高電平有效 //out output [15:0]out_re, //FFT輸出數(shù)據(jù)實部 output [15:0]out_im, //FFT輸出數(shù)據(jù)虛部 output out_valid, //FFT輸出數(shù)據(jù)使能，高電平有效 output [2:0] out_n_sym, //輸出符號塊 output out_data_tlast, //符號塊最后一個數(shù)據(jù)反饋 output [9:0]out_index, //輸出數(shù)據(jù)索引， 0~1023 output event_frame_started, output event_data_in_channel_halt, output event_data_out_channel_halt, output out_config_ready, output out_data_ready )。 … Endmodule modelsim 仿真 圖 44 FFTmodelsim仿真視圖 解映射 de_map 解映射 RTL 視圖 圖 45 de_map模塊 RTL視圖 接口描述 ： 表 44 de_map接口說明 23 接口 說明 位寬 in_clk_61_44 de_map 解碼模塊的有效時鐘輸入 1 in_valid 輸入數(shù)據(jù)有效使能位，高電平有效 1 rst_n 復(fù)位信號，低電平有效 1 in_n_sym 輸入塊符號 3 in_im de_map 輸入的虛部數(shù)據(jù) 16 in_re de_map 輸入的實部數(shù)據(jù) 16 out_n_sym 輸出塊符號 3 out2qam_im de_map 輸出的虛部數(shù)據(jù) 16 out2qam_re de_map 輸出的實部數(shù)據(jù) 16 out_valid 輸出數(shù)據(jù)有效使能位，高電平有效 1 功能說明： 模塊功能描述：該模塊實現(xiàn)去導(dǎo)頻同步資源粒數(shù)據(jù)的功能，將一幀數(shù)據(jù)中的 7 個符號塊資源粒，針對符號塊的不同， 進行不同的解映射數(shù)據(jù)處理 ，實現(xiàn)與 map 對逆的數(shù)據(jù)處理 代碼實現(xiàn) module de_map( //in input in_clk_61_44, //時鐘 input rst_n, //復(fù)位信號 input [15:0] in_re, //輸入實部數(shù)據(jù) input [15:0] in_im, //輸入虛部數(shù)據(jù) input [2:0] in_n_sym, //輸入符號數(shù) 的標(biāo)識 input in_valid, //輸入使能位 //out output [15:0] out2qam_re, //輸出至 QAM的實部數(shù)據(jù) output [15:0] out2qam_im, //輸出至 QAM的虛部數(shù)據(jù) output reg out_valid, //輸出使能位，高電平有效 output reg [2:0] out_n_sym //輸出符號數(shù)的標(biāo)識 )。 … Endmodule modelsim 仿真 圖 46 de_mapmodelsim仿真視圖 24 16QAM 解調(diào) RTL 視圖 圖 47 de_map 模塊 RTL 視圖 接口描述 ： 表 45 de_qam 接口說明 接口 說明 位寬 in_im 解調(diào) 模塊 輸入數(shù)據(jù)的虛部數(shù)據(jù)接口 16 in_re 解調(diào) 模塊 輸入數(shù)據(jù)的實部數(shù)據(jù)接口 16 in_n_sym 解調(diào)模塊輸入的塊符號 3 in_clk_61_44 解調(diào)模塊輸入的 時鐘 1 in_clk_122_88 解調(diào)模塊輸入的 時鐘 1 rst_n 系統(tǒng)復(fù)位接口，低電平有效 1 in_valid 解調(diào)模塊輸入數(shù)據(jù)的使能位，高電平有效 1 out_block2turbo 解調(diào)模塊輸出的塊符號大小，主要輸出給 turbo 11 out_qam2turbo_sys 解調(diào)模塊輸出的第一路數(shù)據(jù) 5 out_qam2turbo_1 解調(diào)模塊輸出的第二路數(shù)據(jù) 5 out_qam2turbo_2 解調(diào)模塊輸出的第三路數(shù)據(jù) 5 out_fd 解調(diào)模塊輸出給 de_turbo 模塊的觸發(fā)信號 1 out_valid2turbo 解調(diào)模塊輸出數(shù)據(jù)的使能位，高電平有效 1 out_n_sym 解調(diào)模塊塊符號的輸出 3 功能說明： 該模塊將 de_map的輸出的數(shù)據(jù)進行解調(diào)，將一個復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)換成 4個實數(shù)，映射在星座圖上，進行反打孔，截取高 5位，以 ，進行數(shù)據(jù)處理，然后以 ，輸出滿足位寬，符合下一模塊 de_turbo 需求的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的解調(diào)，與發(fā)射機的 QAM形成對逆。不同的是該模塊實現(xiàn)的是 軟輸出 ，對應(yīng)下一模塊的 de_trubo. 代碼實現(xiàn) module de_qam( //in input in_clk_122_88, //傳送至 turbo模塊的時鐘 input in_clk_61_44, //16QAM解調(diào)時鐘 input rst_n, //復(fù)位信號 input [15:0] in_re, //輸入 16位寬的實部數(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, //輸入符號數(shù)的標(biāo)識 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, //輸出脈沖信號標(biāo)識 output [10:0] out_block2turbo, //計數(shù) output reg [2:0] out_n_sym //輸出符號塊標(biāo)識 )。 … Endmodule