PUCCH1a многопользовательский ACK пропустил тест соответствия вероятности обнаружения

В этом примере показано, как использовать LTE Toolbox™, чтобы измериться, вероятность Подтверждения (ACK) пропустила обнаружение для многопользовательского Физического Восходящего Канала Управления (PUCCH) 1a. Условия испытания заданы в Разделе TS36.104 8.3.4.1 [1].

Введение

В этом примере сконфигурированы четыре различных UEs, каждый из которых передает сигнал формата 1a PUCCH. Соответствующие Сигналы ссылки демодуляции (DRS) также сгенерированы. Для каждого продуманного значения ОСШ переданные сигналы питаются через различные каналы и добавляются, вместе с Гауссовым шумом. Это симулирует прием сигналов от четырех различных UEs в базовой станции. Получатель декодирует PUCCH1a для пользователя интереса, и вероятность ACK отсутствовала, обнаружение измеряется. Этот пример использует продолжительность симуляции 10 подкадров. Это значение было выбрано, чтобы ускорить симуляцию. Большее значение должно быть выбрано, чтобы получить более точные результаты. Цель, заданная в Разделе TS36.104 8.3.4.1 [1] для пропускной способности на 1,4 МГц (6 RBS Блоков Ресурса) и одна антенна передачи, является пропущенной вероятностью обнаружения ACK не чрезмерный 1% в ОСШ-4.1 дБ. Тест задан для 1 антенны передачи.

numSubframes = 10;                          % Number of subframes
SNRdB = [-16.1 -12.1 -8.1 -4.1 -0.1];        % SNR range
NTxAnts = 1;                                % Number of transmit antennas

Настройка UE 1

Создайте конфигурационную структуру Оборудования пользователя (UE). Эти параметры характерны для всех пользователей.

ue = struct;                  % UE config structure
ue.NULRB = 6;                 % 6 resource blocks (1.4 MHz)
ue.CyclicPrefixUL = 'Normal'; % Normal cyclic prefix
ue.Hopping = 'Off';         % No frequency hopping
ue.NCellID = 150;           % Cell id as specified in TS36.104 Appendix A9
ue.Shortened = 0;           % No SRS transmission
ue.NTxAnts = NTxAnts;

PUCCH 1a настройка

Мы намереваемся передать ACK через PUCCH Формата 1, таким образом, мы создаем соответствующую конфигурационную структуру pucch. Мы даем ячейке произвольный идентификационный номер и настраиваем индексы Ресурса PUCCH, степени передачи и seed канала для каждого пользователя. Различный случайный seed канала для каждого пользователя гарантирует, что каждый испытывает различные условия канала.

% Hybrid Automatic Repeat Request (HARQ)  indicator bit set to one. Only
% one bit is required for PUCCH 1a
ACK = 1;
pucch = struct;  % PUCCH config structure
% Set the size of resources allocated to PUCCH format 2. This affects the
% location of PUCCH 1 transmission
pucch.ResourceSize = 0;
% Delta shift PUCCH parameter as specified in TS36.104 Appendix A9 [ <#8 1> ]
pucch.DeltaShift = 2;
% Number of cyclic shifts used for PUCCH format 1 in resource blocks with a
% mixture of formats 1 and 2. This is the N1cs parameter as specified in
% TS36.104 Appendix A9
pucch.CyclicShifts = 0;
% Vector of PUCCH resource indices for all UEs as specified in TS36.104
% Appendix A9
usersPUCCHindices = [2 1 7 14];
% PUCCH power for all UEs as specified in TS36.104 Appendix A9
usersPUCCHpower = [0 0 -3 3];

Настройка канала распространения

Этот раздел кода конфигурирует каналы распространения для четырех UEs. Параметры заданы в тестах, описанных в Разделе TS36.104 8.3.4.1 [1], и: ETU, который 70 Гц и 2 получают, т.е. базовая станция, антенны, сконфигурирован, чтобы быть 2. Каждый UE будет видеть различный канал, поэтому различный seed используется в каждом случае. Это задано в ueChannelSeed параметр.

channel = struct;                   % Channel config structure
channel.NRxAnts = 2;                % Number of receive antennas
channel.DelayProfile = 'ETU';       % Channel delay profile
channel.DopplerFreq = 70.0;         % Doppler frequency in Hz
channel.MIMOCorrelation = 'Low';    % Low MIMO correlation
channel.NTerms = 16;                % Oscillators used in fading model
channel.ModelType = 'GMEDS';        % Rayleigh fading model type
channel.InitPhase = 'Random';       % Random initial phases
channel.NormalizePathGains = 'On';  % Normalize delay profile power
channel.NormalizeTxAnts = 'On';     % Normalize for transmit antennas

% SC-FDMA modulation information: required to get the sampling rate
info = lteSCFDMAInfo(ue);
channel.SamplingRate = info.SamplingRate;   % Channel sampling rate

% Channel seeds for each of the 4 UEs (arbitrary)
ueChannelSeed = [11 1 7 14];

Настройка средства оценки канала

Средство оценки канала сконфигурировано с помощью структуры. Здесь кубичная интерполяция будет использоваться с окном усреднения 9x9 элементы ресурса.

cec = struct;        % Channel estimation config structure
cec.TimeWindow = 9;  % Time averaging window size in resource elements
cec.FreqWindow = 9;  % Frequency averaging window size in resource elements
cec.InterpType = 'cubic';         % Cubic interpolation
cec.PilotAverage = 'UserDefined'; % Type of pilot averaging

Цикл симуляции для сконфигурированных точек ОСШ

Цикл используется, чтобы запустить симуляцию для набора точек ОСШ, данных векторным SNRdB. Вектор ОСШ, сконфигурированный здесь, является областью значений точек ОСШ включая точку ОСШ в-4.1dB, ОСШ, в котором должно быть достигнуто тестовое требование для процента раскрытых преступлений ACK (99%).

% Preallocate memory for missed detection probability vector
PMISS = zeros(size(SNRdB));
for nSNR = 1:length(SNRdB)

    % Detection failures counter
    missCount = 0;
    falseCount = 0;

    % Noise configuration
    SNR = 10^(SNRdB(nSNR)/20);              % Convert dB to linear
    % The noise added before SC-FDMA demodulation will be amplified by the
    % IFFT. The amplification is the square root of the size of the IFFT.
    % To achieve the desired SNR after demodulation the noise power is
    % normalized by this value. In addition, because real and imaginary
    % parts of the noise are created separately before being combined into
    % complex additive white Gaussian noise, the noise amplitude must be
    % scaled by 1/sqrt(2*ue.NTxAnts) so the generated noise power is 1.
    N = 1/(SNR*sqrt(double(info.Nfft)))/sqrt(2.0*ue.NTxAnts);
    % Set the type of random number generator and its seed to the default
    % value
    rng('default');

    % Subframe and user loops
    % We now enter two further loops to process multiple subframes and
    % create each of the users' transmissions. The fading process time
    % offset, InitTime, is also generated for the current subframe

    offsetused = 0;
    for nsf = 1:numSubframes

        % Channel state information: set the init time to the correct value
        % to guarantee continuity of the fading waveform
        channel.InitTime = (nsf-1)/1000;

        % Loop for each user
        for user = 1:4

            % Create resource grid
            ue.NSubframe = mod(nsf-1,10);
            txgrid = lteULResourceGrid(ue);

            % Configure resource index for this user
            pucch.ResourceIdx = usersPUCCHindices(user);

            % ACK bit to transmit for the 1st (target) user, the PUCCH
            % Format 1 carries the Hybrid ARQ (HARQ) indicator ACK and for
            % other users it carries a random HARQ indicator. As there is a
            % single indicator, the transmissions will be of Format 1a. The
            % PUCCH Format 1 DRS carries no data.
            if (user==1)
                txACK = ACK;
            else
                txACK = randi([0 1],1,1);
            end

            % Generate PUCCH 1 and its DRS
            % Different users have different relative powers
            pucch1Sym = ltePUCCH1(ue,pucch,txACK)* ...
                10^(usersPUCCHpower(user)/20);
            pucch1DRSSym = ltePUCCH1DRS(ue,pucch)* ...
                10^(usersPUCCHpower(user)/20);

            % Generate indices for PUCCH 1 and its DRS
            pucch1Indices = ltePUCCH1Indices(ue,pucch);
            pucch1DRSIndices = ltePUCCH1DRSIndices(ue,pucch);

            % Map PUCCH 1 and PUCCH 1 DRS to the resource grid
            if (~isempty(txACK))
                txgrid(pucch1Indices) = pucch1Sym;
                txgrid(pucch1DRSIndices) = pucch1DRSSym;
            end

            % SC-FDMA modulation
            txwave = lteSCFDMAModulate(ue,txgrid);

            % Channel modeling and superposition of received signals.
            % The additional 25 samples added to the end of the waveform
            % are to cover the range of delays expected from the channel
            % modeling (a combination of implementation delay and channel
            % delay spread). On each iteration of the loop we accumulate
            % the sum of each transmitted signal, simulating the reception
            % of all four users at the base station.
            channel.Seed = ueChannelSeed(user);
            if (user==1)
                rxwave = lteFadingChannel(channel,[txwave; zeros(25,NTxAnts)]);
            else
                rxwave = rxwave + ...
                    lteFadingChannel(channel,[txwave; zeros(25,NTxAnts)]);
            end
        end

        % Receiver

        % Add AWGN noise at the receiver
        noise = N*complex(randn(size(rxwave)),randn(size(rxwave)));
        rxwave = rxwave + noise;

        % Use the resource indices for the user of interest
        pucch.ResourceIdx = usersPUCCHindices(1);

        % Synchronization
        % The uplink frame timing estimate for UE1 is calculated using
        % the PUCCH 1 DRS signals and then used to demodulate the
        % SC-FDMA signal.
        % An offset within the range of delays expected from the channel
        % modeling (a combination of implementation delay and channel
        % delay spread) indicates success.
        offset = lteULFrameOffsetPUCCH1(ue,pucch,rxwave);
        if (offset<25)
            offsetused = offset;
        end

        % SC-FDMA demodulation
        % The resulting grid (rxgrid) is a 3-dimensional matrix. The number
        % of rows represents the number of subcarriers. The number of
        % columns equals the number of SC-FDMA symbols in a subframe. The
        % number of subcarriers and symbols is the same for the returned
        % grid from lteSCFDMADemodulate as the grid passed into
        % lteSCFDMAModulate. The number of planes (3rd dimension) in the
        % grid corresponds to the number of receive antenna.
        rxgrid = lteSCFDMADemodulate(ue,rxwave(1+offsetused:end,:));

        % Channel estimation
        [H,n0] = lteULChannelEstimatePUCCH1(ue,pucch,cec,rxgrid);

        % PUCCH 1 indices for UE of interest
        pucch1Indices = ltePUCCH1Indices(ue,pucch);

        % Extract resource elements (REs) corresponding to the PUCCH 1 from
        % the given subframe across all receive antennas and channel
        % estimates
        [pucch1Rx,pucch1H] = lteExtractResources(pucch1Indices,rxgrid,H);

        % Minimum Mean Squared Error (MMSE) Equalization
        eqgrid = lteULResourceGrid(ue);
        eqgrid(pucch1Indices) = lteEqualizeMMSE(pucch1Rx,pucch1H,n0);

        % PUCCH 1 decoding
        rxACK = ltePUCCH1Decode(ue,pucch,1,eqgrid(pucch1Indices));

        % Detect missed (empty rxACK) or incorrect HARQ-ACK (compare
        % against transmitted ACK.
        if (isempty(rxACK) || any(rxACK~=ACK))
            missCount = missCount + 1;
        end


    end

    PMISS(nSNR) = missCount/numSubframes;

end

Результаты

Наконец мы строим симулированные результаты против целевой производительности, как предусмотрено в стандарте.

plot(SNRdB,PMISS,'b-o','LineWidth',2,'MarkerSize',7);
grid on;
hold on;
plot(-4.1,0.01,'rx','LineWidth',2,'MarkerSize',7);
xlabel('SNR (dB)');
ylabel('Probability of ACK missed detection');
title('Multi user PUCCH Format 1a test (TS36.104 Section 8.3.4.1)');
axis([SNRdB(1)-0.1 SNRdB(end)+0.1 -0.05 0.4]);
legend('simulated performance','target');

Выбранная библиография

  1. 3GPP TS 36.104 "Передача радио базовой станции (BS) и прием"

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте