Этот пример демонстрирует порт релиза 8 5 UE-specific beamforming с LTE Toolbox™.
В Релизе 8 существует семь режимов передачи:
Один порт антенны, порт 0
Передайте разнообразие
Разомкнутый цикл пространственное мультиплексирование, Циклическое разнообразие задержки (CDD) большой задержки
Пространственное мультиплексирование с обратной связью
Многопользовательский MIMO
Книга шифров базирующийся beamforming (пространственное мультиплексирование с обратной связью с помощью одного слоя передачи)
UE-specific beamforming (один порт антенны, порт 5)
В режиме передачи 7, UE-specific beamforming, применяется произвольный beamforming, и Оборудование пользователя (UE) не уведомляется относительно используемой матрицы перед кодированием, поэтому UE должен оценить канал включая эффект beamforming. Когда UE требует только определенного ссылочного сигнала UE для демодуляции Физического Нисходящего Разделяемого Канала (PDSCH), передача данных для UE, кажется, была получена только от одной антенны передачи, поэтому, этот режим передачи описан как "порт одно антенны, порт 5".
Передачи в этой схеме сделаны на единственном слое с одним ссылочным сигналом и могут быть beamformed на любое количество антенн передачи с помощью любого, соответственно определил размеры beamforming вектора; выбор количества антенн передачи и beamforming векторных значений не задан в стандарте.
В этом примере показано, как "один порт антенны, порт 5" схем передачи могут быть реализованы с помощью LTE Toolbox, чтобы передать и получить PDSCH. Это также демонстрирует, что соответствующий выбор beamforming вектора приводит к лучшей производительности.
В этом примере настройка Ссылочного канала измерения (RMC) создана с помощью lteRMCDL и реконфигурирована, чтобы описать настройку UE-specific beamforming. Генерация сконфигурирована для R.6, и PDSCH сконфигурирован для TxScheme='Port5', схема передачи, сопоставленная с Релизом 8 UE-specific beamforming в LTE Toolbox. Номер антенн передачи PDSCH затем определяется к 4 (Количество столбцов предварительно кодирующего матричного W указывает на NTxAnts), указывая, что UE-specific beamforming будет beamform на 4 антенны передачи. Обратите внимание на то, что rmc.CellRefP=1, подразумевать, что существует только один специфичный для ячейки ссылочный сигнал; этот ссылочный сигнал и сопоставленные передачи, которые будут сопоставлены на первую из 4 антенн передачи.
rmc = lteRMCDL('R.6'); % RMC configuration rmc.TotSubframes = 1; % Number of subframes to generate rmc.PDSCH.TxScheme = 'Port5'; % Set UE-specific beamforming scheme rmc.PDSCH.CSI = 'On'; % CSI scaling of soft bits
Настройки оценки канала заданы с помощью структуры cec. Консерватор 9 9 экспериментальное окно усреднения используется, чтобы уменьшать удар шума на оценке канала. Оценка канала выполняется с помощью сигналов ссылки UE-specific в качестве Port5 схема передачи используется.
cec.PilotAverage = 'UserDefined'; % Type of pilot symbol averaging cec.FreqWindow = 9; % Frequency window size cec.TimeWindow = 9; % Time window size cec.InterpType = 'Cubic'; % 2D interpolation type cec.InterpWindow = 'Centered'; % Interpolation window type cec.InterpWinSize = 1; % Interpolation window size cec.Reference = 'DMRS'; % Reference for channel estimation
Следующие шаги используются, чтобы создать и получить PDSCH UE-specific beamformed:
Создайте Заполненную Сетку Ресурса Передачи: сетка передачи создается со специфичными для ячейки каналами, но никаким PDSCH. Для этого lteRMCDLTool используется с 2-м (данные) входной набор к пустому вектору. Это создает массив ресурса, содержащий специфичные для ячейки каналы RMC: Первичный сигнал синхронизации (PSS), Вторичный сигнал синхронизации (SSS), Ссылочный сигнал (RS), Физический Канал телевизионного вещания (PBCH) и Физический Канал Индикатора Формата Управления (PCFICH). Этот массив ресурса сопоставлен с первой антенной передачи в txGrid как CellRefP=1.
Установите Вектор Beamforming: beamforming векторный rmc.PDSCH.W поле конфигурационной структуры PDSCH. rmc.PDSCH.W 1 NTxAnts (строка) векторное указание на комплексные усиления, которые будут применены к единственному слою передача PDSCH и ее связанный ссылочный сигнал.
Создайте и Карта Сигналы Ссылки UE-Specific: lteDMRSIndices создает индексы для отображения ссылочного сигнала UE-specific на массив ресурса передачи. lteDMRS создает ссылочный сигнал UE-specific как вектор-столбец (размер M-1, где M является количеством Элементов Ресурса UE-specific Reference Signals (RS) (REs) в подкадре), который одного размера с lteDMRSIndices выход. Обратите внимание на то, что как с другими операциями перед кодированием в LTE Toolbox (например, использование lteDLPrecode), полный beamforming векторный W транспонирование того, что ожидалось бы от спецификации LTE т.е. символов для слоев, и антенны лежат в столбцах, а не строках. Это вызвано тем, что LTE Toolbox использует 2-е (столбец), а не 1-й (строка) размерность, чтобы представлять антенны передачи (это сопоставимо с представлением многоканальных сигналов в MATLAB®).
Создайте и Карта PDSCH: ltePDSCHIndices создает индексы для отображения PDSCH на одном слое передачи и расширяет эти одноуровневые индексы на все плоскости передачи, приводящие к rmc.PDSCH.NTxAnts- матрица столбца индексов. ltePDSCH скремблирует и модулирует случайные входные данные, если, приводя к вектор-столбцу символов модуляции, выполняет beamforming вектор-столбца умножением с rmc.PDSCH.W дать rmc.PDSCH.NTxAnts- матрица столбца, которая будет одного размера с ltePDSCHIndices выход.
Создайте Форму волны Передачи: OFDM модулируют сетку ресурса передачи.
Шумное Моделирование Канала Распространения: моделирование Канала выполняется путем умножения переданной формы волны txWaveform с фиксированной матрицей канала H из размера 1 NTxAnts, который прием моделей передачи с 4 антеннами на одной антенне. Обратите внимание на то, что транспонировать операции требуются при применении матрицы канала H как H задан с типичной формой NRxAnts-by-NTxAnts, тогда как txWaveform использует 2-ю размерность, чтобы представлять антенны передачи. Аддитивный шум в ОСШ на 28,0 дБ затем применяется к полученному сигналу.
Синхронизация, Демодуляция и Оценка Канала: С точки зрения получателя передача, сделанная с помощью UE-specific beamforming, эффективно от одной антенны. Поэтому оценка канала и эквализация пытаются оценить и компенсировать назад к исходному одному слою передачи; beamforming векторный W часть полного ответа канала HW.' это будет оцениваться и компенсироваться. Поэтому оценка канала выполняется с помощью ссылочных сигналов UE-specific; 2-й аргумент обеспечивает настройку PDSCH когда TxScheme='Port5'.
Прием PDSCH: ltePDSCHIndices обеспечивает матричный ind который содержит rmc.PDSCH.NTxAnts столбцы. Только первый столбец индексов требуется, когда существует, только один получает антенну. ltePDSCHDecode называется, чтобы возвратиться, мягкий бит оценивает rxBits наряду с получить созвездием символа rxSymbols который построен для случая каждого из beamforming векторов. Обратите внимание на то, что в ltePDSCHDecode, для UE-specific beamforming получатель выполнит эквализацию MMSE через получить антенны, чтобы выполнить объединение разнообразия (в этом примере существует, только один получает антенну).
Этот пример запускается дважды в цикле, первая итерация показывает, что PDSCH получают созвездие при передаче на всех четырех антеннах с тем же взвешиванием и вторым при передаче на четырех антеннах с beamforming векторным W который является соответствующим к ответу канала. В каждом случае график PDSCH получает созвездие, показан. Второе созвездие показывает более низкий уровень шума, чем первая, указывающая лучшая производительность.
Важно отметить, что все элементы и beamforming векторов имеют ту же величину и следовательно степени антенны передачи являются тем же самым через все 4 антенны, и общая степень передачи для любого выбора beamforming вектора является тем же самым - это означает, что ни одному beamforming вектор не дают незаслуженное преимущество т.е. больше степени передачи. Для 2-го цикла симуляции, W был выбран таким образом, что полный ответ канала равняется 1: HW.'=1 поэтому W=conj(H). Для первого цикла симуляции (т.е. для W=[17 17 17 17]/34), если мы вычисляем HW.' результатом является (16-4*j)/34, который имеет величину sqrt (4/17), который является приблизительно 0,485. Поэтому формирователь луча, который является соответствующим к каналу, достиг ответа канала со значительно лучшим усилением (1 по сравнению с приблизительно 0,485).
% Initialize storage variables for comparison rxSymbolsStore = cell(1, 2); WStore = zeros(2, 4); % Loop for transmitting with and without optimal beamforming for optimalbeamforming = 0:1 % Configure random number generators rng('default'); % Set PDSCH beamforming vector if (optimalbeamforming) % Use beamforming vector matched to channel response rmc.PDSCH.W = [17 8-15*1i -8+15*1i 15+8*1i]/34; else % Use equal transmission gains for each antenna rmc.PDSCH.W = [17 17 17 17]/34; end % Create a resource grid without the PDSCH. PDSCH can be turned off by % specifying the transport stream input to be empty [~, txGrid, info] = lteRMCDLTool(rmc,[]); % Create and map UE-specific reference signals rmc.PDSCH.NTxAnts = size(rmc.PDSCH.W,2); dmRsIndices = lteDMRSIndices(rmc,rmc.PDSCH); dmRsSymbols = lteDMRS(rmc,rmc.PDSCH); txGrid(dmRsIndices) = dmRsSymbols; % Create and map the PDSCH reference signals [pdschIndices, pdschIndicesDims] = ltePDSCHIndices(rmc, rmc.PDSCH, ... rmc.PDSCH.PRBSet); pdschSymbols = ltePDSCH(rmc, rmc.PDSCH, ... randi([0 1], pdschIndicesDims.G, 1)); txGrid(pdschIndices) = pdschSymbols; % OFDM modulate to create a transmit waveform txWaveform = lteOFDMModulate(rmc, txGrid); % Pass waveform through channel H = [17 8+15*1i -8-15*1i 15-8*1i]/34; % Channel response rxWaveform = (H*txWaveform.').'; % Add AWGN noise SNRdB = 28; SNR = 10^(SNRdB/20); N = 1/(sqrt(2.0*double(info.Nfft))*SNR); % Scale for IFFT gain noise = N*complex(randn(size(rxWaveform)), randn(size(rxWaveform))); rxWaveform = rxWaveform + noise; % Synchronization offset = lteDLFrameOffset(rmc,rxWaveform); rxWaveform = rxWaveform(1+offset:end,:); % OFDM demodulation to recover resource grid rxGrid = lteOFDMDemodulate(rmc, rxWaveform); % Channel and noise estimation [hest, nest] = lteDLChannelEstimate(rmc, rmc.PDSCH, cec, rxGrid); % Perform Minimum Mean Squared Error (MMSE) equalization and decode the % PDSCH ind = ltePDSCHIndices(rmc, rmc.PDSCH, rmc.PDSCH.PRBSet); ind = ind(:, 1); % Only use one receive antenna [rxBits, rxSymbols] = ltePDSCHDecode(rmc, rmc.PDSCH, rxGrid(ind), ... hest(ind), nest); % Store received symbols and beamforming vector for comparison rxSymbolsStore{optimalbeamforming+1} = rxSymbols; WStore(optimalbeamforming+1, :) = rmc.PDSCH.W; end
Производительность в двух циклах симуляции сравнена путем графического вывода полученных созвездий PDSCH и также отображения объединенного ответа канала HW.'. Как видно из фигуры система выполняет лучше, когда beamforming вектор был соответствующим к ответу канала. Обратите внимание на то, что в рамках спецификации LTE, никакая помощь не оказана в определении лучшего beamforming вектора. Возможные подходы к определению beamforming вектора, например, должны были бы использовать взаимность канала в Дуплексе деления времени (TDD) или угол использования оценки прибытия восходящего сигнала в Дуплексе деления частоты (FDD).
hUESpecificBeamformingResults(rxSymbolsStore, H, WStore);
4 antennas, same gain, combined channel response HW.': 0.47059-0.11765i 4-antenna beam matched to channel, combined channel response HW.': 1
Этот пример использует функцию помощника:
