Сконфигурируйте поставщика услуг и PRACH

Поддерживаемые комбинации интервала поднесущей

Таблица 6.3.3.2-1 в TS 38.211 перечисляет поддерживаемые комбинации интервала поднесущей для PRACH и физического восходящего канала совместно использованный канал (PUSCH) во время начального доступа. Можно получить доступ к этой таблице непосредственно от объекта настройки PRACH.

disp(nrPRACHConfig.Tables.SupportedSCSCombinations)

    LRA    PRACHSubcarrierSpacing    PUSCHSubcarrierSpacing    NRBAllocation    kbar
    ___    ______________________    ______________________    _____________    ____

    839             1.25                       15                    6            7 
    839             1.25                       30                    3            1 
    839             1.25                       60                    2          133 
    839                5                       15                   24           12 
    839                5                       30                   12           10 
    839                5                       60                    6            7 
    139               15                       15                   12            2 
    139               15                       30                    6            2 
    139               15                       60                    3            2 
    139               30                       15                   24            2 
    139               30                       30                   12            2 
    139               30                       60                    6            2 
    139               60                       60                   12            2 
    139               60                      120                    6            2 
    139              120                       60                   24            2 
    139              120                      120                   12            2 

Информационный элемент радио-управления ресурсами (RRC) UplinkConfigCommonSIB (Раздел TS 38.331 6.3.2 [2]) получен из системного блока информации 1 (SIB1) и содержит значение интервала поднесущей для PUSCH. Оборудованию пользователя (UE) нужна эта информация, чтобы передать преамбулу PRACH во время процедуры произвольного доступа.

Настройка поставщика услуг

Поскольку PUSCH не задан в передаче преамбулы PRACH, используйте nrCarrierConfig объект сконфигурировать интервал поднесущей PUSCH и размерности частотного диапазона сетки ресурса.

carrier = nrCarrierConfig;
carrier.SubcarrierSpacing = 15; % Subcarrier spacing in kHz (15, 30, 60, 120)

Поскольку та же преамбула PRACH модулируется относительно поставщика услуг, изменение интервала поднесущей поставщика услуг приводит к различной форме волны PRACH. В разделе Generate Waveform for Single PRACH Preamble проверяйте Information associated with PRACH OFDM modulation выведите для нескольких поставщиков услуг, чтобы видеть, как различный поставщик услуг влияет на сгенерированную форму волны.

Настройка PRACH

Можно сконфигурировать параметры PRACH при помощи nrPRACHConfig свойства объектов. Согласно TS 38.211, не все комбинации параметра PRACH допустимы. Для получения дополнительной информации о как свойства nrPRACHConfig отразите эти ограничения, смотрите nrPRACHConfig.

prach = nrPRACHConfig;
prach.FrequencyRange = 'FR1';            % Frequency range ('FR1', 'FR2')
prach.DuplexMode = 'FDD';                % Duplex mode ('FDD', 'TDD', 'SUL')
prach.ConfigurationIndex = 27;           % Configuration index (0...255). This value is automatically updated in the next section.
prach.SubcarrierSpacing = 15;            % Subcarrier spacing in kHz (1.25, 5, 15, 30, 60, 120)
prach.SequenceIndex = 0;                 % Logical root sequence index (0...837)
prach.PreambleIndex = 0;                 % Scalar preamble index within the cell (0...63)
prach.RestrictedSet = 'UnrestrictedSet'; % Type of restricted set ('UnrestrictedSet','RestrictedSetTypeA','RestrictedSetTypeB')
prach.ZeroCorrelationZone = 0;           % Cyclic shift configuration index (0...15)
prach.RBOffset = 0;                      % Starting resource block index of the initial uplink bandwidth part (BWP) relative to carrier resource grid (0...274)
prach.FrequencyStart = 0;                % Frequency offset of lowest PRACH transmission occasion in frequency domain with respect to physical resource block 0 of the initial uplink BWP (0...274)
prach.FrequencyIndex = 0;                % Index of the PRACH transmission occasions in frequency domain (0...7)
prach.TimeIndex = 0;                     % Index of the PRACH transmission occasions in time domain (0...6)
                                         % For formats B2 and B3, this value is automatically updated in the next section.
prach.ActivePRACHSlot = 0;               % Active PRACH slot number within a subframe or a 60 kHz slot (0,1)
prach.NPRACHSlot = 0;                    % PRACH slot number

ConfigurationIndex и TimeIndex свойства зависят от формата PRACH. SubcarrierSpacing, ActivePRACHSlot, и NPRACHSlot свойства определяют, активна ли преамбула PRACH. Следующие два раздела обсуждают, как установить эти свойства.

Как установить ConfigurationIndex На основе предпочтительного формата

Таблицы 6.3.3.2-2 к 6.3.3.2-4 в TS 38.211 задают все возможные настройки PRACH во временном интервале. Комбинация частотного диапазона и дуплексного режима задает который таблица настройки использовать. Допустимые комбинации:

Для получения дополнительной информации о том, как парные и непарные спектры относятся к дуплексному режиму, видят поле FDD-OrSUL информационный элемента RRC FrequencyInfoUL в Разделе TS 38.331 6.3.2.

Можно получить доступ к этим таблицам настройки через Tables свойство nrPRACHConfig объект. Например:

nrPRACHConfig.Tables.ConfigurationsFR1PairedSUL % TS 38.211 Table 6.3.3.2-2
nrPRACHConfig.Tables.ConfigurationsFR1Unpaired  % TS 38.211 Table 6.3.3.2-3
nrPRACHConfig.Tables.ConfigurationsFR2          % TS 38.211 Table 6.3.3.2-4

TS 38.211 задает 13 форматов PRACH и категоризирует их как длинные или короткие преамбулы. Длинные преамбулы имеют последовательность длины $$L_{RA}=839$$, тогда как короткие преамбулы имеют последовательность длины $$L_{RA}=139$$. Форматы, сопоставленные с длинными преамбулами: 0, 1, 2, 3. Форматы, сопоставленные с короткими преамбулами: A1, A2, A3, B1, B2, B3, B4, C0, C2, включая смешанные форматы A1/B1, A2/B2 и A3/B3.

Индексы настройки в Таблицах 6.3.3.2-2 к 6.3.3.2-4 задают ресурсы времени, в которых может быть передан каждый формат преамбулы. Каждый формат преамбулы сопоставлен в несколько индексов настройки. Можно выбрать формат PRACH без потребности искать таблицы настройки путем устанавливания значения ConfigurationIndex на основе предпочтительного формата. Это значение соответствует самой большой области значений ресурсов времени, в которых можно передать предпочтительный формат преамбулы.

format = 'B2'; % PRACH preamble format ('0','1','2','3','A1','A2','A3','B1','B2','B3','B4','C0','C2')

Выберите таблицу настройки на основе FrequencyRange и DuplexMode.

if strcmpi(prach.FrequencyRange,'FR1')
    if strcmpi(prach.DuplexMode,'TDD') % TS 38.211 Table 6.3.3.2-3
        configTable = nrPRACHConfig.Tables.ConfigurationsFR1Unpaired;
    else % TS 38.211 Table 6.3.3.2-2
        configTable = nrPRACHConfig.Tables.ConfigurationsFR1PairedSUL;
    end
else % TS 38.211 Table 6.3.3.2-4
    configTable = nrPRACHConfig.Tables.ConfigurationsFR2;
end

Среди всех настроек, соответствующих тому же короткому формату преамбулы в Таблице 6.3.3.2-2, предпоследняя настройка имеет наибольшее число ресурсов времени для передачи преамбулы PRACH. Во всех других случаях, включая смешанные форматы в Таблице 6.3.3.2-2, последняя настройка имеет наибольшее число ресурсов времени для передачи преамбулы PRACH. Этот пример использует эту информацию, чтобы установить значение ConfigurationIndex свойство. Если вы выбираете формат B2 или B3, этот пример устанавливает максимальное значение TimeIndex.

if strcmpi(prach.FrequencyRange,'FR1') && strcmpi(prach.DuplexMode,'FDD') && ...
        any(strcmpi(format,{'A1','A2','A3','B1','B4','C0','C2'}))
    prach.ConfigurationIndex = find(strcmpi(configTable.PreambleFormat,format),1,'last') - 2;
else
    if ~any(strcmpi(format,{'B2','B3'}))
        prach.ConfigurationIndex = find(strcmpi(configTable.PreambleFormat,format),1,'last') - 1;
    else
        % Format B2 and B3 only appear in mixed formats, so select an
        % appropriate mixed format and set the maximum value of TimeIndex
        prach.ConfigurationIndex = find(endsWith(configTable.PreambleFormat,format),1,'last') - 1;
        prach.TimeIndex = prach.NumTimeOccasions - 1;
    end
end

Как выбрать SubcarrierSpacing, ActivePRACHSlot, и NPRACHSlot сгенерировать активную преамбулу PRACH

Таблицы 6.3.3.2-2 к 6.3.3.2-4 в TS 38.211 описывают, какой паз PRACH соответствует активной преамбуле PRACH. Третьи и четвертые столбцы этих таблиц представляют системные числа системы координат, которые соответствуют активной преамбуле PRACH. В зависимости от выбранного частотного диапазона, FR1 или FR2, пятая колонна представляет номера слота для интервала поднесущей на 60 кГц или на 15 кГц, соответственно, соответствуя активной преамбуле PRACH. Если преамбула PRACH не активна в ресурсах текущего времени, никакая передача времени не может произойти.

Например, выбранная настройка PRACH активна в любой системной системе координат и подкадре, если интервал поднесущей PRACH установлен в 15 кГц, как показано в Таблице 6.3.3.2-2.

disp(configTable(prach.ConfigurationIndex+1,:))

    ConfigurationIndex    PreambleFormat    x      y      SubframeNumber    StartingSymbol    PRACHSlotsPerSubframe    NumTimeOccasions    PRACHDuration
    __________________    ______________    _    _____    ______________    ______________    _____________________    ________________    _____________

           146              {'A2/B2'}       1    {[0]}    {1x10 double}           0                     2                     3                  4      

Чтобы проверить, что преамбула PRACH активна в текущем пазе, проверяйте prachSymbols выход nrPRACH функция. Этот выход пуст, если преамбула PRACH не активна в текущем пазе. Сгенерировать активную преамбулу PRACH, цикл через значения NPRACHSlot свойство до prachSymbols становится непустым.

Следующие варианты использования показывают, как проверять, активна ли текущая короткая преамбула PRACH. Оба случая рассматривают короткий формат B2 преамбулы PRACH. Если вы изменяете формат, преамбула PRACH может быть активной для значений NPRACHSlot и ActivePRACHSlot свойства, отличающиеся от показанных в этом примере.

Случай 1: Типичная настройка разрядки поднесущей PRACH

Настройте преамбулу PRACH для выбранного формата с типичной настройкой разрядки поднесущей. Этот пример рассматривает интервал поднесущей на 15 кГц, который является типичным значением для коротких преамбул в FR1. Если вы изменяете значение интервала поднесущей или формата, вы, возможно, должны изменить значения ActivePRACHSlot и NPRACHSlot получить активный паз PRACH.

% Store the user-defined configuration
subcarrierSpacing = prach.SubcarrierSpacing;
activePRACHSlot = prach.ActivePRACHSlot;
nPRACHSlot = prach.NPRACHSlot;

% Set values of SubcarrierSpacing, ActivePRACHSlot, and NPRACHSlot for this
% case
if any(strcmpi(format,{'0','1','2'}))
    prach.SubcarrierSpacing = 1.25;
elseif strcmpi(format,'3')
    prach.SubcarrierSpacing = 5;
else % Short preambles
    if strcmpi(prach.FrequencyRange,'FR1')
        prach.SubcarrierSpacing = 15; % Valid values are (15, 30)
    else % FR2
        prach.SubcarrierSpacing = 60; % Valid values are (60, 120)
    end
end
prach.ActivePRACHSlot = 0;
prach.NPRACHSlot = 0;

Согласно Таблице 6.3.3.2-2 в TS 38.211, UE может передать PRACH в любом пазе.

prachSymbols = nrPRACH(carrier,prach);
active = ~isempty(prachSymbols);
disp(['active: ' num2str(active)])

active: 1

Случай 2: Чередуйте настройку разрядки поднесущей PRACH

Интервал поднесущей PRACH установлен в 30 кГц, тогда как интервал поднесущей поставщика услуг установлен в значение по умолчанию 15 кГц. Это означает, что каждый паз поставщика услуг содержит два паза PRACH. Длинные преамбулы PRACH и частотный диапазон, FR2 отфильтрованы в этом случае, потому что они не совместимы с интервалом поднесущей на 30 кГц.

В случае интервала поднесущей PRACH на 30 кГц только один из двух пазов PRACH в рамках интервала поднесущей на 15 кГц может быть активным. Согласно Таблице 6.3.3.2-2 в TS 38.211, или первое или вторые пазы PRACH могут быть активными для формата B2 преамбулы PRACH. Значение prach.ActivePRACHSlot свойство задает, какой паз PRACH активен в текущем подкадре поставщика услуг. Это свойство $$n_{slot}^{RA}$$ параметр, заданный в Разделе TS 38.211 5.3.2.

Этот случай показывает четыре комбинации NPRACHSlot и ActivePRACHSlot значения свойств и тесты, активна ли преамбула PRACH. Этот случай отображает график структуры временного интервала преамбулы PRACH для обеих комбинаций. График показывает, что активная преамбула PRACH занимает первую половину паза поставщика услуг когда ActivePRACHSlot установлен в 0 и занимает вторую половину паза поставщика услуг когда ActivePRACHSlot установлен в 1. Для получения дополнительной информации об этом графике смотрите Структуру Временного интервала Графика раздела Selected PRACH Preamble.

if ~any(strcmpi(format,{'0','1','2','3'})) && strcmpi(prach.FrequencyRange,'FR1') % Short preamble formats and FR1 only
    % Set subcarrier spacing to 30 kHz for this case
    prach.SubcarrierSpacing = 30;
    
    % Define all combinations of NPRACHSlot and ActivePRACHSlot to check
    nPRACHSlotCase2 = [0, 1, 2];
    activePRACHSlotCase2 = [0, 1];
    [NPRACHSlotCase2, ActivePRACHSlotCase2] = meshgrid(nPRACHSlotCase2,activePRACHSlotCase2);
    prachActivityTable = table(NPRACHSlotCase2(:),ActivePRACHSlotCase2(:),false*ones(numel(NPRACHSlotCase2),1), ...
        'VariableNames',{'NPRACHSlot','ActivePRACHSlot','active'});
    
    % Loop over all combinations
    for i = 1:numel(NPRACHSlotCase2)
        prach.NPRACHSlot = NPRACHSlotCase2(i);
        prach.ActivePRACHSlot = ActivePRACHSlotCase2(i);
        prachSymbols = nrPRACH(carrier,prach);
        active = ~isempty(prachSymbols); % Check if the PRACH preamble is active in the current slot
        prachActivityTable.active(i) = active;
        if active && prach.NPRACHSlot < 2
            % Plot the time-domain structure of the PRACH preamble for
            % active PRACH preambles in the first two slots
            hPRACHPreamblePlot(carrier,prach);
        end
    end
else
    % Display a message for the filtered cases
    if any(strcmpi(format,{'0','1','2','3'}))
        disp(['PRACH long preamble format ' format ' is not compatible with 30 kHz subcarrier spacing.'])
    else % FR2
        disp('Frequency range FR2 is not compatible with 30 kHz subcarrier spacing.')
    end
end

Для коротких форматов преамбулы с интервалом поднесущей на 30 кГц эта таблица показывает, активна ли преамбула PRACH для каждой комбинации выбранных значений NPRACHSlot и ActivePRACHSlot свойства.

if ~any(strcmpi(format,{'0','1','2','3'})) && strcmpi(prach.FrequencyRange,'FR1') % Short preamble formats and FR1 only
    disp(prachActivityTable)
end

    NPRACHSlot    ActivePRACHSlot    active
    __________    _______________    ______

        0                0             1   
        0                1             0   
        1                0             0   
        1                1             1   
        2                0             1   
        2                1             0   

Задержите объект настройки PRACH к пользовательской настройке

prach.SubcarrierSpacing = subcarrierSpacing;
prach.ActivePRACHSlot = activePRACHSlot;
prach.NPRACHSlot = nPRACHSlot;

Смотрите настройку PRACH

Объект настройки PRACH также имеет свойства только для чтения, которые предоставляют дополнительную информацию о текущей настройке:

disp(prach)

  nrPRACHConfig with properties:

         FrequencyRange: 'FR1'
             DuplexMode: 'FDD'
     ConfigurationIndex: 146
      SubcarrierSpacing: 15
          SequenceIndex: 0
          PreambleIndex: 0
          RestrictedSet: 'UnrestrictedSet'
    ZeroCorrelationZone: 0
               RBOffset: 0
         FrequencyStart: 0
         FrequencyIndex: 0
              TimeIndex: 2
        ActivePRACHSlot: 0
             NPRACHSlot: 0

   Read-only properties:
                 Format: 'B2'
                    LRA: 139
       NumTimeOccasions: 3
          PRACHDuration: 4
         SymbolLocation: 8

   Constant properties:
                 Tables: [1x1 struct]

Постройте структуру временного интервала выбранной преамбулы PRACH

Этот график показывает все возможные случаи PRACH (в текущем пазе поставщика услуг) в светлых цветах и текущем случае PRACH (соответствующий выбранному TimeIndex) в темных цветах. Этот график содержит циклический префикс (CP), активные периоды последовательности PRACH и итоговый защитный период (GP) красного, синего цвета, и зеленый, соответственно. Если преамбула PRACH не активна в текущем пазе, график пуст. График показывает связанные со временем свойства выбранной настройки PRACH и положения PRACH в пазе поставщика услуг. Если интервал поднесущей PRACH меньше, чем интервал поднесущей поставщика услуг, график показывает, что минимальное количество пазов поставщика услуг должно было передать преамбулу PRACH. Последний случай PRACH вовремя не всегда соответствует в конец паза поставщика услуг. График пуст для тех временных стоимостей, в которых никакая передача PRACH не позволена для текущей настройки PRACH.

hPRACHPreamblePlot(carrier,prach);

Сгенерируйте и сопоставьте символы PRACH, чтобы снабдить сетку

Сетка ресурса PRACH показывает местоположение преамбулы PRACH и во время и в частотный диапазон. Используя эту сетку ресурса, вы можете:

Генерация сетки ресурса PRACH состоит из этих шагов:

Сгенерируйте пустую сетку ресурса PRACH.

prachGrid = nrPRACHGrid(carrier,prach);
size(prachGrid)

ans = 1×2

   624    14

Сгенерируйте символы PRACH. Количество символов зависит от настройки PRACH. prachSymbols пусто, если преамбула PRACH не активна в текущем пазе.

prachSymbols = nrPRACH(carrier,prach);

Сгенерируйте индексы PRACH. Значение в каждом элементе prachIndices линейный индекс местоположения в сетке ресурса PRACH к который соответствующие символы в prachSymbols сопоставлены.

prachIndices = nrPRACHIndices(carrier,prach);

Сопоставьте символы PRACH с сеткой ресурса PRACH с помощью индексов. Представлять $${\beta }_{PRACH}$$ в Разделе TS 38.211 6.3.3.2, отображение применяет масштабный коэффициент 1 к символам PRACH.

prachGrid(prachIndices) = 1 * prachSymbols;

hPRACHResourceGridPlot графики функций помощника сетка ресурса PRACH, чтобы показать местоположение активного PRACH. График показывает все время случаи, в которых может быть передан PRACH. График показывает все возможные случаи PRACH в текущем пазе поставщика услуг голубого цвета и текущий случай PRACH (соответствующий выбранному TimeIndex) в темно-синем. График пуст для символов OFDM, не используемых любым случаем PRACH в текущей настройке. Если преамбула PRACH не активна в текущем пазе, график пуст.

hPRACHResourceGridPlot(carrier,prach);

Сетка ресурса PRACH содержит 14 символов OFDM за исключением этих случаев:

Можно получить количество активных периодов последовательности от значения PRACHDuration свойство объекта настройки PRACH.

Сгенерируйте форму волны для одной преамбулы PRACH

Сгенерируйте форму волны временного интервала для одной преамбулы PRACH путем модуляции сетки ресурса PRACH.

[prachWaveform,prachInfo] = hPRACHOFDMModulate(carrier,prach,prachGrid);

Выход prachWaveform вектор-столбец, соответствующий форме волны временного интервала. Выход prachInfo структура, которая предоставляет размерную информацию, связанную с PRACH. Этот пример отображает эту информацию через hPRACHInfoDisplay функция помощника. Функция отображает информацию, связанную с количеством выборок, соответствующих CP, PRACH активный период последовательности $$T_{SEQ}$$, и GP для каждого символа OFDM в табличном формате. Таблица приводит все символы OFDM, которые помещаются в сетку ресурса. Для коротких форматов преамбулы значения отмечены * соответствуйте всем возможным случаям PRACH кроме текущего (отметил голубой в графике сетки ресурса). Для коротких форматов преамбулы значения в угловых скобках представляют символы OFDM, не используемые любым случаем PRACH в текущей настройке (соответствующий пустому месту вовремя в графике сетки ресурса).

Проверяйте информацию, связанную с символами OFDM против PRACHDuration, SymbolLocation, и NumTimeOccasions свойства. Эти свойства показывают что:

hPRACHInfoDisplay(carrier,prach);

Information associated with PRACH:
   SubcarrierSpacing:         15 kHz
   Number of subcarriers:     624

Information associated with PRACH OFDM modulation:
   Nfft:                      1024
   Windowing:                 0
   Offset:                    0 samples

   Symbol    TCP     TSEQ       GP
   ------  ------   ------    -----
      0*     296*    1024*       0*
      1*       0*    1024*       0*
      2*       0*    1024*       0*
      3*       0*    1024*       0*
      4*     296*    1024*       0*
      5*       0*    1024*       0*
      6*       0*    1024*       0*
      7*       0*    1024*       0*
      8      180     1024        0
      9        0     1024        0
     10        0     1024        0
     11        0     1024      108
    <12>   <   0>   <1024>   <   0>
    <13>   <   0>   <1024>   <   0>

       *  : OFDM symbols for unused PRACH time occasions
      <#> : OFDM symbols not used by any PRACH time occasion
            for the current configuration

   Total samples:             15360
   Sampling rate:             15.360 MHz
   Duration:                  1.000 ms
   Total number of subframes: 1

Итоговое и дальнейшее исследование

В этом примере показано, как сконфигурировать PRACH, установите индекс настройки на основе выбранного формата и определите, активна ли преамбула PRACH в ресурсах текущего времени. Этот пример проводит вас по сетке ресурса PRACH и генерации сигналов временного интервала. Графический вывод структуры временного интервала преамбулы PRACH отображает все доступные случаи PRACH для выбранной настройки в одном подкадре. Графический вывод сетки ресурса отображает все доступные случаи PRACH для выбранной настройки и во время и в частотный диапазон.

В этом примере показано, как сгенерировать форму волны для одной преамбулы PRACH. Для примера, который генерирует форму волны для нескольких преамбул PRACH, смотрите 5G Генерация сигналов NR PRACH.

Приложение

Этот пример использует эти функции помощника:

Выбранная библиография