LTE HDL Toolbox

FPGA および ASIC 実装用の LTE 通信サブシステムのモデル化

 

LTE HDL Toolbox™ には、LTE 無線通信サブシステムの設計とFPGAおよびASICの実装にに使用できる サンプルベースのアルゴリズムがSimulink® ブロックとして用意されています。ツールボックスにより提供されるアルゴリズム、フレームベースとサンプルベースの処理の間のゲートウェイ、およびリファレンス アプリケーションを使用して、Simulink で LTE ベースバンド通信サブシステムを構成できます。

リファレンス アプリケーションは変更して独自の設計に統合することが可能です。ツールボックスのアルゴリズムの HDL 実装は、効率的なリソースの使用とパフォーマンスを実現できるように、FPGA および ASIC デバイスでのプロトタイピングまたは製品展開向けに最適化されています。

ツールボックスにより提供されるアルゴリズムは、可読性のある、合成が可能なVHDL® LおよびVerilog®コードを生成するように設計されています。LTE 設計の実信号でのテスト用に、送信機モデルおよび受信機モデルを無線デバイスに接続することができます (Communications System Toolbox™ ハードウェア サポート パッケージを使用)。

 

リファレンス アプリケーション ハードウェア サブシステム

あらかじめ用意されている FPGA上での動作確認済のサブシステムを統合してシステム設計効率を高めることができます。

LTE セルサーチ、MIB リカバリ、SIB1 リカバリ

このサブシステムは、eNodeB 信号を検出して復調し、マスター情報ブロック (MIB) とシステム情報ブロック (SIB1) の情報をFPGAもしくはASICアプリケーション上で復号化するために使用します。FDD と TDD のモードをサポートしており、ハードウェアで LTE 信号を検出できることを 3 大陸で実証済みです。

Filtered OFDM (F-OFDM) 送信機

この例は、ハードウェアに F-OFDM 変調 (5G 通信システムで使用) を実装する方法を示したものです。この手法は、複素シンボルの直交性を維持しながら帯域幅を改善する目的で逆高速フーリエ変換 (IFFT) の後にフィルタを適用します。

サンプルの F-OFDM 送信機の波形スペクトル

LTE および無線 IP ブロック

ハードウェア実証済みのストリーミング アルゴリズムを使用すれば、無線通信サブシステムの設計がさらに簡単になります。

LTE の IP ブロック

LTE HDL Toolbox には、LTE 固有のアルゴリズムの効率的なハードウェア実装のモデル化とシミュレーションに使用できるIP ブロックが用意されています。ターボ、畳み込み、CRC の符号器や復号器、OFDM 復調器などを使用できます。その後、HDL Coder™ を使用して合成可能な VHDL または Verilog の RTL を生成できます。

HDL 向けに最適化された LTE ターボ復号器および CRC 復号器と制御信号バス

マルチスタンダードの IP ブロック

ビタビ復号器、デパンクチャ部、可変サイズの FFT など、ハードウェア実証済みの基本ブロックを使用して無線規格のハードウェア実装が可能です。LTE、WLAN、デジタル ビデオ放送 (DVB)、WiMAX®、HiperLAN のほか、デジタル衛星通信にも対応しています。

デパンクチャ部とビタビ復号器のブロックを使用した、WLAN の符号化率で符号化されたサンプルの復号化

LTE のゴールデン リファレンスを使用した検証

ストリーミングを実装するハードウェアにフレームベースのアルゴリズムとテスト ベンチを接続して効率的な検証が可能です。

フレームとサンプルの変換

MATLAB®とLTE Toolbox™ により生成されたフレームベースの波形を、サンプルベースに変換します。また、ハードウェア上での処理用に制御信号もあわせて生成します。その後、ハードウェア出力(サンプルベース)をフレームベースに変換して、リファレンスアルゴリズムとの比較による検証を行うことができます。

フレームからサンプルへの変換と制御信号の生成

MATLAB および Simulink による検証例とテンプレート

LTE Toolbox のアルゴリズムとテストを使用してハードウェア実装を検証する方法を示しています。

HDL と FPGA のコシミュレーション

HDL Verifier™ を使用し、MATLAB または Simulink テスト環境に接続された RTL シミュレータまたは FPGA 開発キットを使用してハードウェア サブシステムを検証します。

HDL Verifier は、Xilinx®、Intel®、および Microsemi® の FPGA ボードを使用した FPGA インザループ検証をサポート

FPGA、ASIC、および SoC の開発

実信号でテストするために、無線アプリケーションを容易にFPGAハードウェアに実装でき、同じモデルを製品展開のために再利用できます。

ソフトウェア無線 (SDR) プラットフォーム

Communications Toolbox™ ハードウェア サポート パッケージをダウンロードし、HDL Coder™ を使用して Zynq® SDRを一般的なSDRデバイスとしてセットアップし、無線及びLTEリファレンスアプリケーションのプロトタイプを行います。

製品への展開

HDL Coder を使用して、ハードウェア サブシステム モデルからターゲットに依存しない高品質の RTL および AXI インターフェイスを生成できます。

SoC インターコネクト インターフェイスを含むコード生成

新機能

MIB および SIB1 デコーダーの機能強化

受信機参照アプリケーションのロバスト性を向上

OFDM 復調器ブロック

カスタム通信プロトコルのための直交周波数分割多重方式の復調

FFT 1536 ブロック

15 MHz 帯域幅オプションで LTE 信号を実装するためのリソース使用を最適化

LTE および 5G NR シンボル復調器ブロック

LTE または 5G NR 向けの複雑な PSK または QAM シンボルを復調

畳み込みエンコーダーとパンクチャブロック

カスタム通信プロトコル向けにビットストリームを継続、終端、および短縮のモードでエンコード

これらの機能および対応する関数の詳細については、リリースノートを参照してください。

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