阅读说明：本技术 一种基于fpga的小区搜索粗同步的实现方法 (Method for realizing coarse synchronization of cell search based on FPGA ) 是由 程方 钟储苓 彭亚男 于 2020-03-17 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种基于FPGA的小区搜索粗同步的实现方法,属于通信工程领域。接收10ms数据,对10ms的数据进行频谱搬移,对数据进行降采样,降采样是通过对输入有效位进行计数,计数满16的时候输出有效位就拉高,降采样之后,对数据进行归一化,归一化是采用32个数据除以这32个数据的最大值的方式来实现。将38656个数据分别存储在RAM中,存满数据后,将RAM中的数据与本地的ROM数据进行互相关,本地ROM储存的是本地生成序列。比较三组ID的峰均比,最后判断小区搜索是否成功,小区搜索成功则返回小区ID号以及最大值的位置,失败则继续进行小区搜索。本发明可以解决小区搜索粗同步的问题。(The invention relates to a method for realizing coarse synchronization of cell search based on an FPGA (field programmable gate array), belonging to the field of communication engineering. Receiving 10ms data, carrying out frequency spectrum shifting on the 10ms data, carrying out down-sampling on the data, wherein the down-sampling is realized by counting input effective bits, pulling up the output effective bits when the counting is full of 16, and normalizing the data after the down-sampling is realized by dividing 32 data by the maximum value of the 32 data. 38656 data are stored in RAM, and after the data are stored in RAM, the data in RAM are correlated with local ROM data, which stores the locally generated sequence. And comparing the peak-to-average ratios of the three groups of IDs, finally judging whether the cell search is successful, if the cell search is successful, returning the ID number of the cell and the position of the maximum value, and if the cell search is failed, continuing the cell search. The invention can solve the problem of coarse synchronization of cell search.)

一种基于FPGA的小区搜索粗同步的实现方法

技术领域

本发明属于通信工程领域，涉及一种基于FPGA的小区搜索粗同步的实现方法。

背景技术

5G终端模拟器系统中小区搜索过程是终端与基站获取通信连接的第一步，而粗同步作为小区搜索第一步至关重要，粗同步的准确性以及在规定时间内能否完成至关重要。在5G终端模拟器系统中，接收IQ数据，通过频谱搬移、FIR滤波、降采样、归一化、RAM储存、互相关、搜索最大值以及求峰均比。目前针对小区搜索粗同步的fpga实现还很少，为了达到小区搜索在规定时间内完成，采用8路乘法器，在32个时钟内完成256个乘法。有效的提高了运算速率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于FPGA的小区搜索粗同步的实现方法，解决小区搜索粗同步的fpga实现问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于FPGA的小区搜索粗同步的实现方法，该方法包括以下步骤：

S1：将接收的数据进行频谱搬移，频谱搬移用到了vivado软件的rotateIP核，得到频谱搬移后的数据；

S2：将接收到的频谱搬移后的数据进行FIR滤波，FIR滤波使用了vivado软件的FIRIP核；

S3：对滤波后的数据进行降采样，通过对输入数据的有效位进行计数，计数满16的时候，将输出有效位拉高；

S4：将降采样后数据进行归一化，归一化是将每32个数据比较出实部绝对值最大值和虚部绝对值中更大的值，将这32个数据除以最大值，得到归一化的数值；

S5：将前38656个数据存储在RAM中；

S6：将RAM中的数据与ROM中存储的本地生成序列进行互相关；

S7：通过冒泡的方式算得前30个最大值，以及计算互相关之和，用和减去前30个最大值；进一步算得峰均比；

S8：算得峰均比之后比较三组id的大小，如果3组id中最大的那组的最大值大于预设的标准值，则粗同步成功，并返回小区id号以及最大值的位置，否则粗同步失败。

可选的，所述步骤S4中，所述对降采样的数据进行归一化，具体包括将降采样的数据实部与虚部分开，将实部与虚部转换成绝对值进行比较，每32个数据为一组；与此同时用vivado软件的fifo IP核对数据进行缓存，每次存满了32个数据就输出32个数据，此时32个数据的绝对值最大值已经算出，那么将32个数据除以绝对值的最大值，则完成归一化。

可选的，所述步骤S5中，存储在RAM中的数据是逐一的存储在8个深度为4832的RAM中，在取RAM中的数据时，索引为0时，则取出8个RAM中的第0个数据；当索引为1时，则取出第1个RAM的第1个数据，第2到8个数据的第0个数据。

可选的，所述步骤S6中，互相关的本质是滑动窗的操作，将对应不同id号的3组本地生成序列分成8组储存在8个ROM中；使用乘法器将RAM中的数据与ROM的数据相乘；每256次乘积之和为一次滑动窗的结果。

可选的，所述步骤S7中，将每次滑动窗的结果进行累加，每次滑动窗的结果进入30级的流水线中，当进入的数据大于流水线寄存器中的数据时，则将进入的数据赋值给寄存器，而寄存器的数据送入下一级流水线；如果进入的数据小于流水线寄存器中的数据，则将进入的数据流入下一级流水线中，寄存器中的数据保持不变，得到30个最大值。

本发明的有益效果在于：本发明满足了5G终端模拟器小区搜索粗同步对于时间的需求，通过3路id并行的方式，每路id有8个乘法器。互相关时，通过8路乘法器在32个时钟内算出256个乘法之和，作为一次滑动窗的结果。接着，通过30级流水线的形式，寻找前30个最大值。具体地，本发明主要采用了以下技术：

(1)8路乘法器的滑动窗技术：主要在规定的时间内完成粗同步，节约时间。

(2)寻找数据流中30个最大值技术：通过类似于数学的冒泡排序方式，只需要比数据流多30个时钟就可以找出30个最大值。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明流程图；

图2为RAM缓存38656个数据的存储形式；

图3为搜索30个最大值以及求峰均比。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1～图3，该方法具体包括以下步骤：

S1：接收端成功接收到归一化的数据，依次存在8个RAM中；

S2：计数满38656个数字则结束储存。

搜索30个最大值以及求峰均比处理流程，具体为：将互相关的数据分别延时32个时钟以及64个时钟；对延时32个时钟的数据进行计数，当大于第一级流水线中寄存器的值时，将没有延时的互相关数据、计数器的值以及延时64个时钟的数据赋值给寄存器，没有延时的数据为最大值左端的数值，延时64个时钟的值为最大值右端的值，计数器的值为最大值的位置；30级流水线的形式比较出最大的30个值；累加互相关的和，求峰均比。本发明可以解决通信系统中，可以在5G协议中规定小区搜索所用时间内完成粗同步部分，整个过程在10ms左右。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。