Implementing 5G NR Features in FPGA

目录

• 论文来源
• 论文简介
• 基本原理
• 论文创新点
• 借鉴之处

论文来源

2018 European Conference on Networks and Communications (EuCNC），James Bishop, Jean-Marc Chareau

论文简介

　　论文主要通过写新一代射频信号处理在FPGA实现上的初步经验。利用SDR（Software Define Radio）实现 NI LTE框架。

基本原理

　　开发工作的目的是修改或增加物理（PHY）层处理功能的FPGA实现无线电链接。主机PC执行所有媒体访问控制（MAC）和更高层操作。在NI LTE框架下的发射处理模块如下所示：



　　在该框图中，我们可以看到有两个不同的时钟。其中在前一部分，主要是物理层收到用户比特流，经过调制，IFFT（该过程是将时域信号变为频域信号），加CP（），使用192MHz的时钟。而后一部分把信号从数字信号变成模拟信号，采用200MHz时钟。在跨不同的时钟域时，采用FIFO（First Input First Output）结构，该结构在日常FPGA的开发过程中经常使用。建议在日常开发验证时，每个模块之间尽量都使用FIFO。

　　下图是第一个新的5G的Numerology。可以看到，在IFFT模块采用更高的时钟频率。



　　在4G的数据量下，对于每个符号做IFFT都很费资源和时间。5G对于数据的延时要求更低，所以采用更高的时钟的频率来做IFFT。

论文创新点

　　文章指出4G和5G系统在子载波间隔上的区别。LTE-4G的子载波间隔为15kHz，但是5G由于应用场景广泛（eMBB，MMTC，URLLC），不用场景对于性能指标要求不一样，使其子载波间隔也不同。而多种的子载波间隔是由基本的子载波间隔采用整数N等比例扩展而成的。在MIIT二阶段测试规范中，”Numerology”译作”参数集”。5G NR的子载波间隔、CP时长及OFDM符号时长选择如下：

1） 子载波间隔=15KHz；CP时长=4.7微秒；OFDM符号时长=66.67微秒；

2） 子载波间隔=30KHz；CP时长=2.3微秒；OFDM符号时长=33.33微秒；

3） 子载波间隔=60KHz；CP时长=1.2微秒；OFDM符号时长=16.7微秒；

4） 子载波间隔=120KHz；CP时长=0.59微秒；OFDM符号时长=8.33微秒；

5） 子载波间隔=240KHz；CP时长=0.29微秒；OFDM符号时长=4.17微秒；

借鉴之处

1.在发射系统中，不同模块使用的时钟频率有差别。