[發明專利]基于FPGA的LTE-U通信系統

有效

• 申請號: 202010940774.8
• 申請日: 2020-09-09
• 公開（公告）號: CN112073353B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 張瑞;史故臣;蔣維;陳秋霞
• 申請（專利權）人: 浙江樹人學院(浙江樹人大學)
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26;H04W56/00
• 代理公司: 紹興市寅越專利代理事務所(普通合伙) 33285
• 代理人: 焦亞如

本發明公開了一種基于FPGA的LTE?U通信系統，基站之間通過光纖組成光纖環網并與數據中心聯接，移動終端與基站之間進行寬帶通信；移動終端和基站采用復用的雙單模雙纖設計，其FPGA模塊中，寄存器表用于與CPU通信以進行實時動態配置，事件處理模塊采集FPGA模塊運行過程中的信息，MAC芯片用于收發來自網絡的數據包，時隙控制器與MAC芯片相連，時隙控制器負責同步數據收發流程時隙，調制解調器與時隙控制器相連，調制解調器用于實現信號的調制/解調，調制解調器還與收發電路模塊相連，收發電路模塊用于通過射頻天線收發信號。通過本發明的技術方案，實現在非授權頻段的LTE?U通信，且具有系統簡易、部署簡單、可反復實驗優化的特點。

技術領域

本發明涉及通信技術領域，尤其涉及一種基于FPGA的LTE-U通信系統。

背景技術

LTE(Long?Term?Evolution)通信系統具有覆蓋廣(300～500米)、上下行速率高等特點。在某些應用領域，LTE甚至可以替換WIFI方案。但是LTE最大的問題是必須使用授權頻段[1]。考慮到頻譜資源極度稀缺，是一個國家的戰略管理項目之一，單個人組織無法購買昂貴的頻譜資源。若能在非授權頻段上部署成熟的通信系統，將會帶來巨大的價值。因此，如何能使用相同的語言協議并能在民用上獲得商業價值成為較多學者和企業的研究課題。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種基于FPGA的LTE-U通信系統，通過基站、移動終端、數據中心和光纖環網構成整個通信系統，該通信系統支持5G非授權頻段，支持WiFi和百兆網絡，移動終端在基站和光纖構成的鏈形網絡中能夠實現LTE-U通信，具有系統簡易、部署簡單、可反復實驗優化的特點。

為實現上述目的，本發明提供了一種基于FPGA的LTE-U通信系統，包括：基站、移動終端、數據中心和光纖環網；沿光纖每隔預設距離設置一所述基站，所述基站之間通過所述光纖組成所述光纖環網并與所述數據中心聯接，所述移動終端與所述基站之間進行寬帶通信；所述移動終端和所述基站采用復用的雙單模雙纖設計，包括電光接口、WiFi接口、收發電路模塊和FPGA模塊，所述電光接口和所述WiFi接口用于接收數據；所述FPGA模塊包括寄存器表、事件處理模塊、MAC芯片、時隙控制器和調制解調器，所述寄存器表用于與CPU通信以進行實時動態配置，所述事件處理模塊采集所述FPGA模塊運行過程中的信息并上報至上層軟件，所述MAC芯片用于收發來自網絡的數據包，所述時隙控制器與所述MAC芯片相連，所述時隙控制器負責同步數據收發流程時隙，所述調制解調器與所述時隙控制器相連，所述調制解調器用于實現信號的調制/解調，所述調制解調器還與所述收發電路模塊相連，所述收發電路模塊用于通過射頻天線收發信號。

在上述技術方案中，優選地，所述時隙控制器包括DMA控制器、緩存DDR、CRC檢錯器、RS編碼/譯碼器、交叉復用/解復用器、LDPC編碼/解碼器、發射/接收數據區、動態配置寄存器區和數字調制/解調器；在數據發送過程中，CPU利用所述DMA控制器將發射數據導入所述緩存DDR，所述CRC檢錯器、RS編碼器和交叉復用器對數據進行檢錯、編碼和交織，并將處理后的數據通過LDPC編碼器進行LDPC編碼，再將編碼后的數據寫入發射數據區，同時CPU將針對所述發射數據區數據的處理指令寫入所述動態配置寄存器區，根據所述處理指令將數據發送至數字調制器，當所述發射數據區的數據讀取完成后，所述發射數據區的管理權交給CPU，同時向CPU發送中斷請求以啟動所述DMA控制器向所述發射數據區重新填充數據；在數據接收過程中，CPU通過所述動態配置寄存器區將針對數據接收方式的預設指令寫入接收數據區，按照預設指令由數字解調器接收數據，對接收到的數據通過LDPC解碼器進行解碼，然后通過交叉解復用器、RS譯碼器和所述CRC檢錯器進行解交織、RS譯碼和CRC檢錯，將處理后的數據寫入所述緩存DDR，當預設量的數據存入后通過所述DMA控制器讀取數據。