[发明专利]基于FPGA的LTE-U通信系统

说明书

本发明公开了一种基于FPGA的LTE‑U通信系统，基站之间通过光纤组成光纤环网并与数据中心联接，移动终端与基站之间进行宽带通信；移动终端和基站采用复用的双单模双纤设计，其FPGA模块中，寄存器表用于与CPU通信以进行实时动态配置，事件处理模块采集FPGA模块运行过程中的信息，MAC芯片用于收发来自网络的数据包，时隙控制器与MAC芯片相连，时隙控制器负责同步数据收发流程时隙，调制解调器与时隙控制器相连，调制解调器用于实现信号的调制/解调，调制解调器还与收发电路模块相连，收发电路模块用于通过射频天线收发信号。通过本发明的技术方案，实现在非授权频段的LTE‑U通信，且具有系统简易、部署简单、可反复实验优化的特点。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于FPGA的LTE-U通信系统。

背景技术

LTE(Long Term Evolution)通信系统具有覆盖广(300～500米)、上下行速率高等特点。在某些应用领域，LTE甚至可以替换WIFI方案。但是LTE最大的问题是必须使用授权频段[1]。考虑到频谱资源极度稀缺，是一个国家的战略管理项目之一，单个人组织无法购买昂贵的频谱资源。若能在非授权频段上部署成熟的通信系统，将会带来巨大的价值。因此，如何能使用相同的语言协议并能在民用上获得商业价值成为较多学者和企业的研究课题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种基于FPGA的LTE-U通信系统，通过基站、移动终端、数据中心和光纤环网构成整个通信系统，该通信系统支持5G非授权频段，支持WiFi和百兆网络，移动终端在基站和光纤构成的链形网络中能够实现LTE-U通信，具有系统简易、部署简单、可反复实验优化的特点。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于FPGA的LTE-U通信系统，包括：基站、移动终端、数据中心和光纤环网；沿光纤每隔预设距离设置一所述基站，所述基站之间通过所述光纤组成所述光纤环网并与所述数据中心联接，所述移动终端与所述基站之间进行宽带通信；所述移动终端和所述基站采用复用的双单模双纤设计，包括电光接口、WiFi接口、收发电路模块和FPGA模块，所述电光接口和所述WiFi接口用于接收数据；所述FPGA模块包括寄存器表、事件处理模块、MAC芯片、时隙控制器和调制解调器，所述寄存器表用于与CPU通信以进行实时动态配置，所述事件处理模块采集所述FPGA模块运行过程中的信息并上报至上层软件，所述MAC芯片用于收发来自网络的数据包，所述时隙控制器与所述MAC芯片相连，所述时隙控制器负责同步数据收发流程时隙，所述调制解调器与所述时隙控制器相连，所述调制解调器用于实现信号的调制/解调，所述调制解调器还与所述收发电路模块相连，所述收发电路模块用于通过射频天线收发信号。

在上述技术方案中，优选地，所述时隙控制器包括DMA控制器、缓存DDR、CRC检错器、RS编码/译码器、交叉复用/解复用器、LDPC编码/解码器、发射/接收数据区、动态配置寄存器区和数字调制/解调器；在数据发送过程中，CPU利用所述DMA控制器将发射数据导入所述缓存DDR，所述CRC检错器、RS编码器和交叉复用器对数据进行检错、编码和交织，并将处理后的数据通过LDPC编码器进行LDPC编码，再将编码后的数据写入发射数据区，同时CPU将针对所述发射数据区数据的处理指令写入所述动态配置寄存器区，根据所述处理指令将数据发送至数字调制器，当所述发射数据区的数据读取完成后，所述发射数据区的管理权交给CPU，同时向CPU发送中断请求以启动所述DMA控制器向所述发射数据区重新填充数据；在数据接收过程中，CPU通过所述动态配置寄存器区将针对数据接收方式的预设指令写入接收数据区，按照预设指令由数字解调器接收数据，对接收到的数据通过LDPC解码器进行解码，然后通过交叉解复用器、RS译码器和所述CRC检错器进行解交织、RS译码和CRC检错，将处理后的数据写入所述缓存DDR，当预设量的数据存入后通过所述DMA控制器读取数据。