正交频分复用技能[1]（OFDM）因为频谱利用率高、易于完结等长处，在现代无线通信范畴得到了广泛的运用。在TD-LTE中，下行链路选用的便是OFDM技能。
TD-LTE物理下行链路需求进行一系列的算法操作，其间IFFT改换是必不可少的。因为做FFT和IFFT改换会占用较多的资源，从现在的硬件处理速度来看，不可能完全赖DSP完结这些算法，所以在规划中一般选用DSP＋FPGA的信号处理中心[2]。其间由DSP完结灵敏多变和核算量不大的运算，由FPGA完结快速和固定的较大核算量的运算[3]，这样就能够一起发挥DSP和FPGA的长处。本文根据TD-LTE无线终端归纳测验外表项意图开发，提出了运用FPGA完结基带信号发送的计划，并进行了相关的研讨。
1 OFDM调制原理
TD-LTE体系选用OFDMA作为下行链路的多址方法，如图1所示。
1.1 子载波映射
子载波映射方式有集中式(Localized)[3]和分布式(Distributed)两种。下行链路运用的是集中式映射方式。
2 硬件完结与优化计划
2.1 基带信号发送模块的硬件完结
基带信号发送在基带板中最要害的部分是做IFFT改换，在硬件完结过程中涉及到与DSP以及中频、射频的接口问题，所以环绕IFFT改换，周围还要添加一些必需的模块。TD-LTE无线终端归纳测验外表中基带信号发送模块的硬件完结如图3所示。
McBSP接口间传输的信号是帧同步信号(fsx)和32 bit的数据信号（dx）以及时钟信号（clkx）。在本体系中选用的fsx和dx的推迟是两个时钟。FPGA中的McBSP接口经过移位寄存器和缓冲寄存器完结数据的接纳，将串行的比特流转换成32 bit宽的并行数据。
将McBSP接口接纳的数据导入McBSP_READ模块，在操控信息的操控下，对数据完结相应的子载波映射后，存入两片构成乒乓操作的RAM。
2.1.2 I2C接口规划
I2C总线协议规则，在 SDA上发送数据，每个字节有必要为8 bit，首要传输的是字节的最高位（MSB），每次传输的字节数不受约束。主机发送开始条件后，首要发送一个7 bit的从机地址，紧接着发送1 bit的数据传输方向位（R/W）以指示是由从器材读取数据仍是把数据写入从器材。数据传输由主机发生的中止条件完毕，完好的数据传输时序如图5所示。
2.1.3 IFFT改换
IFFT改换是基带信号发送的要害模块，本体系运用的IFFT改换点数N等于2 048。IFFT的完结是调用IPcore[5]，经过对表2中几种算法的归纳比较，终究选用的是Pipelined stresming I/O 型，能够满意接连数据流的处理，且速度较快，可是会比突发类型（Burst）占用更多的资源。
2.1.4 体系守时模块的规划
体系守时（TIMER）是整个体系重要的模块。主要功能是以体系时钟122.88 MHz为基准，对LTE体系的帧以及时隙守时。一方面经过发送子帧中止和帧中止信号操控DSP子帧以及帧的发送；另一方面要对FPGA中的DDR2 SDRAM进行操控，从而完结对TX模块的操控，以确保基带信号的发送满意规范中的规则。
2.1.5 中频、射频模块
TX模块后的数据进入中频，在中频进行IQ调制，之后对IQ调制后的数据进行C%&&&&&%插值，以122.88 MHz的D/A采样速率输出，在频域大将信号调制到中心频率为30.72 MHz，带宽为所需的相应带宽。在射频（RF）中，进行混频操作，将数据调到2.4 GHz的载波上。之后经过天线发送数据。
2.2 硬件完结中的优化计划
2.2.1 体系规划优化
因为基带信号的发送需求满意多种带宽的需求，相应的子载波数和子载波映射的方位都会不同，因而本体系中提出了将DSP的操控信息经过I2C总线传到FPGA中，这样FPGA收到操控信息后，在McBSP_READ模块中进行相应的子载波映射操作，并将映射后的数据送到RAM中。
一起无线帧的发送也要满意相应的上下行链路装备，如表3所示。FPGA经过I2C总线接纳DSP的操控信息后，操控TX模块进行相应的发送操控。
2.2.2 存储资源优化
因为IFFT接连改换后的数据量很大，假如用RAM存储数据，则会占用许多的FPGA逻辑资源，而基带板中DDR2 SDRAM空间很大。故在本体系中，IFFT改换后经过MIG接口将数据导入DDR2 SDRAM中，这样能够节约许多逻辑资源，DDR2 DRAM存储模型如图6所示。之后经过体系守时（TIMER）对DDR2 SDRAM的数据读取进行操控，将数据发送到TX模块中。
3 硬件渠道建立与测验
3.1 下载代码到芯片中进行实践测验成果
用Verilog HDL[6]编写testbench仿真验证无误后，用ISE10.1将FPGA程序下载到基带板上的XILINX XC5VSX95T芯片中，然后运用CCS软件将DSP的相应程序下载到TMS320C6455ZTZ芯片中。本硬件渠道中DSP发送25个资源块（RB），在DSP中设置软复位，对FPGA进行复位操控。用chipscope调查的从TX模块输出信号波形如图7所示。
图7中，tx_flag信号为高电平时表明输出I_DATA_OUT和Q_DATA_OUT有用，I_DATA_OUT是IFFT改换后的实部，Q_DATA_OUT是虚部。
3.2 中频信号在频谱仪中的捕捉
基带板的数据经过FPGA的引脚发送到中频板中，在中频板中进行IQ调制，将频谱搬移到中心频率30.72 MHz上，且带宽约为5 MHz，中心频率在30.72 MHz上，带宽约为4.5 MHz，起伏在-25 DBm，已满意需求。
本文介绍了TD-LTE下行链路OFDM调制，并要点介绍了子载波映射和基带信号生成的原理。然后根据TD-LTE无线终端归纳测验外表的开发，提出了本体系中的基带信号发送规划流程。详细介绍了McBSP模块、体系守时模块、IFFT改换、DDR2 SDRAM等要害模块，然后在体系规划思路和硬件资源上提出了优化计划。在仿真正确后，根据基带板和中频板，运用chipscope实践捕捉波形。最终在中频板中经过频谱仪剖析了频谱，进一步验证了FPGA完结基带信号发送的正确性。
