近年来,移动通信技术发展迅猛,第五代通信系统已经出现在人们的视野当中。而波束赋形技术因其具有能够扩大覆盖范围,有效的对抗信道衰落,增加信道容量等优点,成为5G系统的核心技术之一。因此,对于波束赋形技术的研究与实现具有很重要的现实意义。本文通过对3GPP 5G空口物理层协议基本原理的研究,设计了一种基于FPGA的波束赋形系统,完成对下行符号数据的加权。本文主要包括以下工作内容。首先,根据5G物理层协议,描述了 5G系统的帧结构、物理资源等的基本原理,深入研究了物理下行链路共享信道、物理下行链路控制信道、物理广播信道、信道状态信息参考信号、主同步信号和辅同步信号等下行信号与信道的工作原理,为本波束赋形系统设计提供理论依据。然后,根据协议内容提出了本系统的总体设计方案。本设计依托有源天线单元硬件平台,采用Xilinx公司的大规模xcVU9PFPGA芯片。采用自顶向下的设计方法对本系统进行了模块划分。运用Verilog硬件编程语言,根据各个模块的帧结构格式完成了逻辑电路程序编写。本设计利用Questasim软件为仿真工具,用Vivado软件作为编译和逻辑分析工具。最后,对本系统功能进行了验证及结果分析。编译报告结果表明本系统的资源利用率在50%以内,最大时序余量为正数,满足设计要求。本设计利用集成逻辑分析仪在FPGA上抓取输入输出信号,波形结果与预期一致。将天线输出信号经过移相器在频谱仪上显示,误差矢量幅度控制在标准范围内,星座图的解调性能较好。在赋形角度时主瓣的增益最大,达到了预期的赋形效果。通过对实验结果的分析,最终得到了如下结论:FPGA板级验证结果达到了5G通信系统指标要求,同时也验证了此波束赋形方案的可行性,在现阶段具有一定的实践指导意义。