简介

本例中描述的Simulink®模型是用于5G NR SIB1恢复的硬件加速器的定点HDL优化实现。

设计并优化了SIB1网格恢复算法的频率范围为1 (FR1)。CORESET0和SIB1 LDPC解码算法都支持这两个频率范围。的NR HDL SIB1恢复示例展示了如何集成硬件加速器与SSB检测和解码设计，以实现一个完整的SIB1恢复模型。同时支持FR1和FR2的设计实现在NR HDL SIB1恢复FR2的例子。

这个例子是一个相关的集合，更多信息请参见NR HDL参考应用概述．

文件结构

本示例使用这些文件。

仿真软件模型

模型数据字典

MATLAB代码

NR HDL SIB1解调

此图显示了nrhdlSIB1Demodulation模型。模型的顶层从MATLAB基本工作空间读取信号，将它们传递给SIB1解调子系统，并将输出写回工作空间。

模型。DemodulationTop =“nrhdlSIB1Demodulation”；open_system (models.DemodulationTop);

SIB1解调子系统

SIB1解调子系统引用nrhdlDDCFR1Core而且nrhdlSIB1DemodulationFR1Core模型。的算法nrhdlSIB1DemodulationFR1Core模型将在下一节中进行描述。有关nrhdlDDCFR1Core模型的NR HDL细胞搜索的例子。DDC的输出是SIB1解调算法的输入。应用于DDC的频率偏移量结合了从成功的MIB恢复到SSB的频率偏移量估计项和SSB到SIB1的偏移量。组合频率偏移以接收波形中的CORESET0为中心。

set_param([模型。DemodulationTop' / SIB1解调']，“开放”，“上”）;

输入

SIB1GridParamBus

输出

coreset0ResourcesBus

coreset0OccasionBus

MIBBus

状态信号状态

SIB1解调模型

这张图显示的是nrhdlSIB1DemodulationFR1Core模型。该设计在61.44 MHz采样率的IQ数据上工作，需要成功的MIB恢复参数。启动信号开始SIB1解调操作，当paramsIn总线上的所有输入端口都有效时，将该信号设置为1。在解调期间，必须保持paramsIn上的值不变。

模型。DemodulationCore =“nrhdlSIB1DemodulationFR1Core”；load_system (models.DemodulationCore);set_param(模型。DemodulationCore,“SimulationCommand”，“更新”）;set_param([模型。DemodulationCore' / SIB1DemodulationCore ']，“开放”，“上”）;

当OFDM解调子系统接收启动信号，OFDM对输入数据进行解调，输出到SIB1网格。该子系统计算一个可变大小的FFT，具有可配置的循环前缀长度和保护子载波数量。FFT大小的选择取决于SIB1网格的子载波间距。对于SCS 15使用2048点FFT，对于SCS 30使用1024点FFT。这些值对应于30.72 MHz的采样率。循环前缀长度在SIB1网格的OFDM解调过程中变化，以解释出现在半子帧边界的较长的循环前缀符号。用保护子载波的数量从全解调带宽中提取SIB1网格。

的OFDM解调子系统需要配置值才能成功解调SIB1网格。这些值是从MIB恢复的结果中计算出来的。的SIB1配置子系统从PBCH有效负载构造MIB并解析pdcchSIB1Config字段来确定coreset0Resources而且coreset0TimingOccasion．的coreset0Resources信号包含从SSB到CORESET0的频率偏移和CORESET0资源网格的带宽。的coreset0TimingOccasion信号包含从偶数SFN帧头到第一个被监视槽位的槽位偏移，即2个系统帧内的槽位。被监视的槽位定时偏移子系统转换coreset0TimingOccasion插槽偏移到定时引用计数。利用SSB模式、SSB索引和SSB时序参考计算偶数SFN帧头的时序参考，由此计算CORESET0的时序参考值。定时参考计数器与SSB检测参考同步，用于跟踪SIB1数据流。一旦启动信号被断言，startController等待SIB1计时引用到达由被监视的槽位计时偏移子系统计算的目标偏移量，然后触发OFDM解调开始。该图显示了被监视SSB、偶数帧头和CORESET0计时场合的计时参考示例。这些偏移量取决于发射单元的配置。

NR HDL CORESET0解码

此图显示了nrhdlCORESET0Decoding模型。模型的顶层从MATLAB基本工作空间读取信号，将它们传递给CORESET0解码子系统，并将输出写回工作空间。

模型。CORESET0Top =“nrhdlCORESET0Decoding”；open_system (models.CORESET0Top);

CORESET0解码子系统

CORESET0解码子系统引用nrhdlCORESET0DecodingCore而且nrhdlPolarDecodingChainCore模型。的算法nrhdlCORESET0DecodingCore模型将在下一节中进行描述。的nrhdlPolarDecodingChainCore模型覆盖在NR HDL MIB恢复的例子。该子系统执行CORESET0候选对象的信道估计和均衡、QPSK符号解调、解扰、速率恢复、极性译码和CRC译码。该设计通过nextFrame信号提供反压力，以指示何时可以接受新的候选对象。处理被分成两个模型，以允许nrhdlPolarDecodingChainCore的SSB解码和SIB1 CORESET0解码之间共享NR HDL SIB1恢复的例子。介绍子系统的输入输出。

set_param([模型。CORESET0Top' / CORESET0解码”]，“开放”，“上”）;

输入

输出

状态信号状态

CORESET0解码模型

这张图显示的是nrhdlCORESET0DecodingCore模型。为了解码CORESET0，在多个候选对象上执行盲搜索。正确的候选对象由CRC余数等于SIB1 RNTI 65535确定。该设计协调每一个搜索步骤，并生成所需的参数，以解码候选nrhdlPolarDecodingChainCore模型。在对候选对象进行解码后，检查CRC结果。如果CRC通过，则将解码后的数据输出到dciData端口。如果CRC失败，算法用nextFrame它已经为下一个候选人做好了准备。如果所有的候选者都没有成功解码，那么searchFailed设置高。每个槽的搜索候选数由searchSpaces输入时，该信号是3个值的向量，对应于三个可能聚合值的候选数量[4 8 16]。该设计期望候选项按聚合级别的递减顺序输入。搜索总数是搜索空间的两倍，因为有两个槽位被监视以进行解码。的firstOrSecondSlot输出信号的槽位解码的DCI。状态信号可以用来监视解码的进度。每个候选失败都用状态表示4最终结果由两个州发出信号5(失败)或状态6(成功)。

模型。coreset0Decoding =“nrhdlCORESET0DecodingCore”；load_system (models.coreset0Decoding);set_param (models.coreset0Decoding“SimulationCommand”，“更新”）;set_param (models.coreset0Decoding“开放”，“上”）;

NR HDL SIB1 LDPC解码

此图显示了nrhdlSIB1LPDCDecoding模型。模型的顶层从MATLAB基本工作空间读取信号，将它们传递给SIB1 LDPC解码子系统，并将输出写回工作空间。

模型。LDPCTop＝“nrhdlSIB1LDPCDecoding”；open_system (models.LDPCTop);

SIB1 LDPC解码子系统

的SIB1 LDPC译码子系统的引用nrhdlLDPCDecodingChainCore模型。子系统完成LDPC解码、码块解分割和CRC解码。介绍子系统的输入输出。

set_param([模型。LDPCTop' / SIB1 LDPC译码']，“开放”，“上”）;

输入

输出

状态信号状态

SIB1 LDPC解码模型

这张图显示的是nrhdlLDPCDecodingChainCore模型。该设计接受输入llr以及一个示例控制总线和其他常数。第一阶段进行LDPC速率恢复，包括信号缩放和字长缩减，为LDPC解码准备数据。第二阶段采用最小和分层信念传播算法对LDPC数据进行解码，并从输入端引入提升因子。对于SIB1用例，只支持基本图2bgn输入是恒定的。然后算法执行代码块去分割。对于SIB1，这只需要从数据末尾删除填充位，以生成长度为tbs+ 16 CRC位。最后阶段使用CRC16执行CRC解码，没有置乱。输出已解码的SIB1位和错误状态。此外，还提供了一个状态端口来显示算法的进展。速率恢复阶段的输出提供在诊断端口上。

模型。ldpcDecoding =“nrhdlLDPCDecodingChainCore”；load_system (models.ldpcDecoding);set_param (models.ldpcDecoding“SimulationCommand”，“更新”）;set_param ([models.ldpcDecoding“/ LDPC译码链”]，“开放”，“上”）;

SIB1加速器模拟设置

该图显示了这个示例实现的模拟设置。5G Toolbox函数用于生成测试波形。然后使用MATLAB参考代码执行MIB恢复所需的步骤- SSB搜索、解调和解码。结果为SIB1解调阶段提供了输入数据。相同的输入被传递给MATLAB和Simulink实现的SIB1解调，并直接比较输出网格。从网格中提取CORESET0候选序列，并使用MATLAB和Simulink进行解码。利用DCI结果从资源网格中提取出SIB1 LDPC码字，并在MATLAB和Simulink中进行最终解码。在每个阶段将MATLAB和Simulink的结果进行比较，以确定它们的等价性。

SIB1加速器模拟

使用runSIB1AcceleratorModels脚本使用硬件加速器运行SIB1恢复模拟。该脚本在MATLAB命令提示符中显示其进度，并生成输入和输出的图形以供分析。该试验台支持多个仿真用例。文中显示了完整的案例集及其参数。这个例子显示了运行“SimCase 1”的结果。给出了MATLAB和Simulink通过SIB1解调生成的资源网格，以及它们之间的差异及其相对均方误差(MSE)。网格图被标记为突出显示已解码的PDCCH和PDSCH。显示CORESET0解码的DCI字段，并比较最终的SIB1位。此比较验证了Simulink实现与MATLAB参考非常匹配。

disp (nrhdlexamples.generateFR1RxWaveform (“列表”));

模拟案例单边带模式共同PDCCH副载波间距配置SIB1信噪比dB Lmax最强的单边带索引  _______________ ___________ _________________________ _________________ ______ ___________________ ____ " SimCase 1”“案例C“30 164 50 4 8”SimCase 2”“案例B“15 100 6 7 8”SimCase 3”“案例”30 4 20 2 8“SimCase 4”“案例”15 84 7 0 4

runSIB1AcceleratorModels;

runSIB1AcceleratorModels;

生成测试波形。利用MATLAB的参考资料搜索ssb。利用MATLAB参考解调最强SSB。利用MATLAB参考软件对解调后的SSB进行解码。利用MATLAB参考解调SIB1网格。利用Simulink模型解调SIB1网格。nrhdlSIB1Demodulation运行。启动串行模型参考仿真构建nrhdlDDCFR1Core的模型参考仿真目标是最新的。nrhdlSIB1DemodulationFR1Core的模型参考仿真目标是最新的。构建总结0的2个模型构建(2个模型已经是最新的)构建持续时间:0h 0m 0.76361 ................... MATLAB and Simulink grids relative MSE : -62.453 dB Extracting CORESET0 candidates from the SIB1 grid. Decoding CORESET0 candidates using MATLAB reference. Decoding CORESET0 candidates using Simulink. Running nrhdlCORESET0Decoding.slx ### Starting serial model reference simulation build ### Model reference simulation target for nrhdlCORESET0DecodingCore is up to date. ### Model reference simulation target for nrhdlPolarDecodingChainCore is up to date. Build Summary 0 of 2 models built (2 models already up to date) Build duration: 0h 0m 0.92363s .......... DCI from MATLAB: RIV: 528 TDDIndex: 0 VRBToPRBInterleaving: 0 ModCoding: 0 RV: 0 SIIndicator: 0 Reserved: 0 DCI from Simulink: RIV: 528 TDDIndex: 0 VRBToPRBInterleaving: 0 ModCoding: 0 RV: 0 SIIndicator: 0 Reserved: 0 DCI successfully decoded from Simulink grid with hardware acceleration Extracting LDPC codeword from the SIB1 grid. Decoding SIB1 using MATLAB reference. Decoding SIB1 using Simulink. Running nrhdlSIB1LDPCDecoding.slx ### Starting serial model reference simulation build ### Model reference simulation target for nrhdlLDPCDecodingChainCore is up to date. Build Summary 0 of 1 models built (1 models already up to date) Build duration: 0h 0m 0.61133s .......... SIB1 successfully decoded from Simulink grid with hardware acceleration SIB1 bits from MATLAB and Simulink match

HDL代码生成和实现结果

要为这个示例生成HDL代码，您必须拥有HDL Coder™许可证。使用makehdl而且makehdltb命令生成HDL代码和一个HDL测试台架nrhdlSIB1Demodulation / SIB1解调，nrhdlCORESET0Decoding / CORESET0解码或nrhdlSIB1LDPCDecoding / SIB1 LDPC译码子系统。合成的HDL代码用于Xilinx®Zynq®-7000 ZC706评估板。下表显示了站点位置和路由资源的利用结果。该设计满足时钟频率为150mhz的定时。

nrhdlsib1解调模型的资源利用:

T =表(.．.分类({片寄存器的；片附近地区的；“RAMB18”；“RAMB36”；“DSP48”}),.．.(12932;7338;19;10;35),.．.“VariableNames”, {“资源”，“使用”});disp (T);

资源使用情况_______________ _____ Slice寄存器12932 Slice LUTs 7338 RAMB18 19 RAMB36 10 DSP48 35

nrhdlCORESET0Decoding模型的资源利用率:

T =表(.．.分类({片寄存器的；片附近地区的；“RAMB18”；“RAMB36”；“DSP48”}),.．.(8291;11073;8;4;16),.．.“VariableNames”, {“资源”，“使用”});disp (T);

资源使用情况_______________ _____ Slice寄存器8291 Slice LUTs 11073 RAMB18 8 RAMB36 4 DSP48 16

nrhdlSIB1LDPCDecoding模型的资源利用率:

T =表(.．.分类({片寄存器的；片附近地区的；“RAMB18”；“RAMB36”；“DSP48”}),.．.(61821;42092;289;20;3),.．.“VariableNames”, {“资源”，“使用”});disp (T);字段=字段名(模型);为k = 1:长度(字段)close_system(模型。(字段{k}), 0);结束

资源使用情况_______________ _____ Slice寄存器61821 Slice LUTs 42092 RAMB18 289 RAMB36 20 DSP48 3 .单击“确定”