Создание отчетов теста соответствия Индикатора ранга (RI)

Этот пример демонстрирует, как измерить Индикатор ранга (RI), сообщив о производительности с помощью LTE Toolbox™ под условиями испытания соответствия, как задано в Разделе TS36.101 9.5.1.1 [1].

Введение

Этот пример подсвечивает использование функции lteRISelect, которая обеспечивает оценку RI. Производительность оценки RI также проверена. Требование к производительности, заданное в Разделе TS36.101 9.5.1.1 [1], следующие:

  • отношение пропускной способности, полученной при передаче на основе UE, сообщило о RI, и полученный при передаче с фиксированным рангом 2 должен быть> = 1 (Тест 1)

  • отношение пропускной способности, полученной при передаче на основе UE, сообщило о RI, и полученный при передаче с фиксированным рангом 1 должен быть> = 1.05 (Тест 2)

Эти тесты в качестве примера, что эти требования удовлетворяются.

Настройка симуляции

Пример выполняется в течение продолжительности симуляции 10 систем координат в ОСШ 0.0 дБ. Фиксированное значение RI сконфигурировано, чтобы быть 2, поэтому симулировав Раздел TS36.101 9.5.1.1 Теста 1 [1]. Большое количество NFrames должен использоваться, чтобы привести к значимым результатам. Переменная FixedRI средства управления, которые из требований к производительности, описанных во введении, тестируются: FixedRI=2 соответствует Тесту 1 и FixedRI=1 соответствует Тесту 2. Обратите внимание на то, что целевой ОСШ 20.0 дБ, а не 0.0 дБ запрашивает Тест 2.

NFrames = 10;
SNRdB = 0.0;
FixedRI = 2;

Настройка модели канала распространения

Структура, channel, содержит параметры конфигурации модели канала. Обратите внимание на то, что Раздел TS36.101 9.5.1.1 Теста 3 [1] может также быть реализован установкой channel.MIMOCorrelation = 'High' (целевой ОСШ 20.0 дБ применяется к Тесту 3, и цель отношения пропускной способности отличается).

channel.Seed = 1;                   % Channel seed
channel.NRxAnts = 2;                % 2 receive antennas
channel.DelayProfile = 'EPA';       % Delay profile
channel.DopplerFreq = 5.0;          % Doppler frequency
channel.MIMOCorrelation = 'Low';    % Multi-antenna correlation
channel.ModelType = 'GMEDS';        % Rayleigh fading model type
channel.NormalizeTxAnts = 'On';     % Normalize for transmit antennas
channel.NormalizePathGains = 'On';  % Normalize delay profile power
channel.InitPhase = 'Random';       % Random initial phases
channel.NTerms = 16;                % Oscillators used in fading model

Настройка средства оценки канала

Средство оценки канала сконфигурировано со структурой cec. Переменная perfectChanEstimator средства управления образовывают канал поведение средства оценки. Допустимыми значениями является true или false. Когда установлено в true совершенное средство оценки канала используется в противном случае, несовершенная оценка канала используется, на основе значений полученных экспериментальных сигналов. В этом примере мы включаем совершенное средство оценки канала.

% Configure channel estimator
cec.PilotAverage = 'UserDefined';   % Type of pilot symbol averaging
cec.FreqWindow = 9;                 % Frequency window size in REs
cec.TimeWindow = 9;                 % Time window size in REs
cec.InterpType = 'Cubic';           % 2D interpolation type
cec.InterpWindow = 'Centered';      % Interpolation window type
cec.InterpWinSize = 1;              % Interpolation window size

% Channel estimator behavior
perfectChanEstimator = true;

Установите Задержки CQI/PMI и RI

Инициализируйте RI и CQI/PMI сообщающие задержки подкадров; задержка RI является 9 подкадрами, а не 8 подкадрами в соответствии с Примечанием 5 к Таблице 9.5.1.1-1 [1] TS36.101. Обратите внимание на то, что обратная связь RI, CQI и PMI принята, чтобы быть совершенной со значениями, возвращаемыми в буферах вместо того, чтобы быть возвращенной в восходящие передачи.

riDelay = 9; % subframes
cqipmiDelay = 8; % subframes

Битовые массивы ограничения подмножества книги шифров

Для того, чтобы управлять выбором PMI, который лежит в основе выбора ранга, битовые массивы ограничения подмножества книги шифров используются как описано в Разделе TS36.213 7.2 [2]. codebookSubsetRI1 конфигурирует ограничение подмножества книги шифров на эти два предварительных кодера для ранга 1, используемый в FixedRI=1. codebookSubsetRI2 конфигурирует ограничение подмножества книги шифров на один предварительный кодер ранга 2, используемый в FixedRI=2. codebookSubsetUEReported объединение этих ограничений подмножества книги шифров и позволяет рангу быть выбранным динамически в случае UE, сообщил RI.

codebookSubsetRI1 = '000011';
codebookSubsetRI2 = '010000';
codebookSubsetUEReported = '010011';

Системная обработка

Основная обработка разделена в две фазы, сконфигурированные через riConfig переменная цикла. Эти фазы реализуют эти два измерения, требуемые в тесте производительности, заданном в Разделе TS36.101 9.5.1.1 [1]:

  • Фиксированный RI. Первая фаза (riConfig=1) выполняет передачу PDSCH и прием, где ранг установлен в фиксированное значение (или 1 или 2, выбран переменной FixedRI выше). Итоговая пропускная способность зарегистрирована.

  • UE сообщил о RI. Во второй фазе (riConfig=2), количество слоев передачи выбрано на основе UE, сообщил RI с RI, обновляемым каждые 5 подкадров. Итоговая пропускная способность зарегистрирована. Отношение пропускной способности (measuredGamma) между фиксированной фазой RI и UE сообщил, что фаза вычисляется и проверяется по заданному требованию к производительности.

Обратите внимание на то, что CQI и PMI также обновляются каждые 5 подкадров во время обеих фаз симуляции.

Обработка выполняется на подкадре основанием подкадра с помощью следующих шагов:

  • Выберите RI. Текущий RI читается из самого старого значения в буфере RI riBuffer. Текущий RI используется, чтобы сконфигурировать количество слоев передачи и кодовых комбинаций для PDSCH.

  • Выберите CQI/PMI. Текущий CQI и PMI читаются из самых старых значений в CQI, и PMI буферизует cqiBuffer и pmiBuffer. Текущая PMI используется, чтобы сконфигурировать предварительное кодирование для PDSCH. Обратите внимание на то, что для RI=2, существует два значения CQI, один для каждой кодовой комбинации; для RI=1 существует одно значение CQI для одной кодовой комбинации.

  • Выберите MCS according to CQI. Схема Модуляции и Кодирования (MCS) индекс, соответствующий CQI, выбрана для каждой кодовой комбинации посредством интерполяционной таблицы, заданной в Табличном A.4-1 [1] CSI TS36.101 Дистанционное управление 2 FDD RMC (МГц 2).

  • Определите Транспортный Размер блока и порядок модуляции. Индекс MCS для каждой кодовой комбинации передается функции lteMCS, которая вычисляет соответствующий индекс Транспортного размера блока (TBS) и порядок модуляции; функция lteTBS затем используется, чтобы вычислить TBS для каждой кодовой комбинации от индекса TBS и количества блоков ресурса, выделенных PDSCH.

  • Передайте и получите форму волны. Транспортные данные о блоке сгенерированы для одной или двух кодовых комбинаций как соответствующие и переданные lteRMCDLTool, чтобы создать переданную нисходящую форму волны. Эта форма волны затем передается через исчезающий канал, и шум AWGN добавляется. Полученный сигнал синхронизируется, и OFDM демодулируется, и оценка канала выполняется.

  • Измерьте пропускную способность PDSCH. PDSCH и DL-SCH декодируются, и передача/сбой CRC для каждой кодовой комбинации зарегистрирована, чтобы определить пропускную способность.

  • Обновите RI. Если обновление RI планируется в этом подкадре, используйте оценку канала, чтобы обновить RI с функцией lteRISelect. Обновленное значение RI зарегистрировано в буфере RI. Битовый массив ограничения подмножества книги шифров гарантирует, что RI, о котором сообщают, останется фиксированным для фиксированной фазы RI, но будет динамически выбран для UE, сообщила фаза RI. Если обновление RI не планируется в этом подкадре, предыдущее значение RI снова используется.

  • Обновите CQI/PMI. Если обновление CQI/PMI планируется в этом подкадре, используйте оценку канала, чтобы обновить CQI и PMI с функциями ltePMISelect и lteCQISelect. Обновленный CQI и значения PMI зарегистрированы в буферах PMI и CQI. Если обновление CQI/PMI не планируется в этом подкадре, предыдущий CQI и значения PMI снова используются.

% Check that fixed RI valid is either 1 or 2
if (~any(FixedRI==[1 2]))
    error('Fixed RI value specified must be 1 or 2.');
end

% For each RI configuration (fixed RI and UE reported):
for riConfig = 1:2

    if (riConfig==1)
        riConfigStr = sprintf('fixed RI=%d',FixedRI);
    else
        riConfigStr = 'UE reported RI';
    end
    fprintf('\nSimulating with %s at %gdB SNR for %d Frame(s)\n', ...
        riConfigStr,SNRdB,NFrames);

    % Set up eNodeB settings for 2 codewords
    enb = struct('RC','R.3');
    enb.CellRefP = 2;
    enb.CFI = 3;
    enb.OCNGPDSCHEnable = 'On';
    enb.TotSubframes = 1;
    enb.PDSCH.RVSeq = 0;
    enb.PDSCH.CSIMode = 'PUCCH 1-1';
    enb.PDSCH.TxScheme = 'SpatialMux';
    enb.PDSCH.NLayers = 2;
    enb.PDSCH.Rho = -3.0;
    enb.PDSCH.CSI = 'On';
    ncw = 2;
    enb = lteRMCDL(enb,ncw);

    % Set channel model sampling rate
    ofdmInfo = lteOFDMInfo(enb);
    channel.SamplingRate = ofdmInfo.SamplingRate;

    % Configure appropriate codebook subset restriction and target
    % throughput ratio
    if (riConfig==1)
        if (FixedRI==1)
            enb.PDSCH.CodebookSubset = codebookSubsetRI1;
            targetGamma = 1.05;
        else
            enb.PDSCH.CodebookSubset = codebookSubsetRI2;
            targetGamma = 1.0;
        end
    else
        enb.PDSCH.CodebookSubset = codebookSubsetUEReported;
    end

    % Initialize variables
    totalCRC = [];      % CRC values, used for throughput calculation
    totalTBS = [];      % TBS values, used for throughput calculation
    RIReport = [];      % reported RI values
    riXaxis = [];       % corresponding subframe numbers
    PMIReport = [];     % reported PMI values
    CQIReport = [];     % reported CQI values
    SINRReport = [];    % corresponding SINR values
    cqipmiXaxis = [];   % corresponding subframe numbers
    offsets = 0;        % Initialize frame offset value
    rng('default');     % Default random number generator seed

    % Initialize RI/PMI/CQI buffers; note that the PDSCH throughput
    % resulting from these initial values is ignored, as the throughput
    % recording waits until the buffers have been filled with meaningful
    % reports
    riBuffer = ones(1,riDelay);
    pmiBuffer = ones(1,cqipmiDelay);
    cqiBuffer = ones(ncw,cqipmiDelay);

    % For each subframe:
    for subframeNo = 0:(NFrames*10-1)

        % Update subframe number
        enb.NSubframe = mod(subframeNo,10);

        % Update PMI, reading the oldest value from the PMI buffer
        cqipmiPtr = mod(subframeNo,cqipmiDelay);
        enb.PDSCH.PMISet = pmiBuffer(cqipmiPtr+1);

        % Update number of transmission layers based on RI, reading the
        % oldest value from the RI buffer
        riPtr = mod(subframeNo,riDelay);
        enb.PDSCH.NLayers = riBuffer(riPtr+1);

        % Update MCS according to CQI, reading the oldest value from the
        % CQI buffer
        CQI = cqiBuffer(:,cqipmiPtr+1);
        % Select MCS according to CQI using TS36.101 Table A.4-1 CSI RMC
        % RC.2 FDD (MCS.2), which defines the relationship between CQI
        % indices and MCS indices
        IMCSTable = [-1 0 0 2 4 6 8 11 13 15 18 20 22 24 26 27];
        IMCS = IMCSTable(CQI+1);

        % Determine TBS and modulation order
        [ITBS,modulation] = lteMCS(IMCS);
        if (mod(enb.NSubframe,5)==0)
            TBS = [0; 0];
        else
            TBS = double(lteTBS(size(enb.PDSCH.PRBSet,1),ITBS));
        end
        enb.PDSCH.TrBlkSizes(:,enb.NSubframe+1) = TBS;

        % Determine if an RI or PMI/CQI update is required in this
        % subframe, according to reporting periodicity N_pd = 5ms and
        % configuration indices cqi-pmi-ConfigurationIndex = 6 and
        % ri-ConfigurationInd = 1 from TS36.101 Table 9.5.1.1-1
        riPeriod = 5; % periodicity N_pd
        riOffset = 3; % offset deriving from configuration indices
        riUpdate = (mod(subframeNo,riPeriod)==riOffset);
        cqipmiPeriod = 5; % periodicity N_pd
        cqipmiOffset = 4; % offset deriving from cqi-pmi-ConfigurationIndex
        cqipmiUpdate = (mod(subframeNo,cqipmiPeriod)==cqipmiOffset);

        % Establish if this subframe actually needs executed for PDSCH
        % reception, RI/PMI/CQI estimation or initial timing offset
        % estimation:
        firstRxSubframe = max(cqipmiDelay+cqipmiOffset,riDelay+riOffset);
        if((any(TBS) && subframeNo>=firstRxSubframe) || ...
                (riUpdate || cqipmiUpdate) || subframeNo==0)

            % Configure data for transmission
            % (1 codeword on 1 layer, 2 codewords on 2 layers)
            data = {randi([0 1],TBS(1),1)};
            if (enb.PDSCH.NLayers==2)
                data = {data{1} randi([0 1],TBS(2),1)};
            end
            enb.PDSCH.Modulation = modulation(1:numel(data));

            % Create OFDM resource grid containing RMC transmission and
            % perform OFDM modulation
            txWaveform = lteRMCDLTool(enb,data);

            % The initialization time for channel modeling is set each
            % subframe to simulate a continuously varying channel
            channel.InitTime = subframeNo/1000;

            % Pass data through the fading channel model.
            % An additional 25 samples are added to the end of the
            % waveform. These are to cover the range of delays expected
            % from the channel modeling (a combination of implementation
            % delay and channel delay spread)
            rxWaveform = lteFadingChannel(channel, ...
                            [txWaveform ; zeros(25,size(txWaveform,2))]);

            % Calculate noise gain including compensation for downlink
            % power allocation
            SNR = 10^((SNRdB-enb.PDSCH.Rho)/20);

            % Normalize noise power to take account of sampling rate, which
            % is a function of the IFFT size used in OFDM modulation, and
            % the number of antennas
            N0 = 1/(sqrt(2.0*enb.CellRefP*double(ofdmInfo.Nfft))*SNR);

            % Create additive white Gaussian noise
            noise = N0*complex(randn(size(rxWaveform)), ...
                                randn(size(rxWaveform)));

            % Add AWGN to the received time domain waveform
            rxWaveform = rxWaveform + noise;

            % Perform synchronization
            % An offset within the range of delays expected from the
            % channel modeling (a combination of implementation delay and
            % channel delay spread) indicates success
            if (mod(subframeNo,10)==0)
                offset = lteDLFrameOffset(enb,rxWaveform);
                if (offset > 25)
                    offset = offsets(end);
                end
                offsets = [offsets offset]; %#ok<AGROW>
            end
            rxWaveform = rxWaveform(1+offset:end,:);

            % Perform OFDM demodulation on the received data to create the
            % received resource grid
            rxGrid = lteOFDMDemodulate(enb,rxWaveform);

            % Channel estimation
            if (perfectChanEstimator)
                chEstGrid = ...
                   lteDLPerfectChannelEstimate(enb,channel,offset);
                n = lteOFDMDemodulate(enb,noise(1+offset:end,:));
                noiseEst = var(reshape(n,numel(n),1));
            else
                [chEstGrid,noiseEst] = ...
                    lteDLChannelEstimate(enb,enb.PDSCH, ...
                        cec,rxGrid); %#ok<UNRCH>
            end

            % If this subframe requires PDSCH reception:
            if(any(TBS) && subframeNo>=firstRxSubframe)

                % Decode the PDSCH
                ind = ltePDSCHIndices(enb,enb.PDSCH,enb.PDSCH.PRBSet);
                pdschRx = lteExtractResources(ind,rxGrid) * ...
                            (10^(-enb.PDSCH.Rho/20));
                pdschChEst = lteExtractResources(ind,chEstGrid);
                [rxBits,rxSymbols] = ltePDSCHDecode(enb,enb.PDSCH, ...
                                        pdschRx,pdschChEst,noiseEst);

                % Decode the DL-SCH
                [decbits,crc] = lteDLSCHDecode(enb,enb.PDSCH, ...
                    enb.PDSCH.TrBlkSizes(1:numel(rxBits),enb.NSubframe+1),rxBits);

                % Record the CRC and TBS values for final throughput
                % calculation
                totalCRC = [totalCRC crc];                  %#ok<AGROW>
                totalTBS = [totalTBS TBS(1:numel(crc)).'];  %#ok<AGROW>

            end

            % Update RI:
            if (riUpdate)

                % Update RI
                thisRI = lteRISelect(enb,enb.PDSCH,chEstGrid,noiseEst);

                % Feed the value back to UE (in a buffer)
                riBuffer(riPtr+1) = thisRI;

                % Record values for plotting
                if (riConfig==2)
                    RIReport = [RIReport thisRI];           %#ok<AGROW>
                    riXaxis = [riXaxis subframeNo];         %#ok<AGROW>
                end

            end

            % Update CQI and PMI:
            if (cqipmiUpdate)

                % Update PMI conditioned on the most recently reported RI,
                % or the fixed RI if RI reporting is not configured
                if (isempty(RIReport))
                    enb.PDSCH.NLayers = FixedRI;
                else
                    enb.PDSCH.NLayers = RIReport(end);
                end
                thisPMI = ltePMISelect(enb,enb.PDSCH,chEstGrid,noiseEst);

                % Update CQI conditioned on the most recently reported PMI
                % and RI; this includes configuring the number of codewords
                % for CQI selection based on the RI
                enb.PDSCH.PMISet = thisPMI;
                enb.PDSCH.NCodewords = enb.PDSCH.NLayers;
                [thisCQI,thisSINR] = ...
                    lteCQISelect(enb,enb.PDSCH,chEstGrid,noiseEst);

                % Feed the values back to UE (in buffers)
                pmiBuffer(:,cqipmiPtr+1) = thisPMI;
                % For CSIMode='PUCCH 1-1', the CQI for the second codeword
                % is reported as a differential from the first codeword;
                % here we convert to absolute CQI indices for both
                % codewords.
                if (numel(thisCQI)==2)
                    thisCQI(2) = thisCQI(1) - thisCQI(2);
                end
                % Transmit with lowest CQI=1 when CQI selection reports
                % CQI=0 (out of range)
                thisCQI(thisCQI==0) = 1;

                cqiBuffer(:,cqipmiPtr+1) = thisCQI;

                % Record values for plotting
                if (riConfig==2)
                    PMIReport = [PMIReport thisPMI];        %#ok<AGROW>
                    CQIReport = [CQIReport thisCQI(1)];     %#ok<AGROW>
                    SINRReport = [SINRReport thisSINR(1)];  %#ok<AGROW>
                    cqipmiXaxis = [cqipmiXaxis subframeNo]; %#ok<AGROW>
                end

            end

        end

        % For subframes where RI was not updated, re-use the previous value
        % in the buffer
        if (~riUpdate)
            riBuffer(riPtr+1) = riBuffer(mod(riPtr-1,riDelay)+1);
        end

        % For subframes where PMI/CQI were not updated, re-use the previous
        % values in the buffers
        if (~cqipmiUpdate)
            pmiBuffer(:,cqipmiPtr+1) = ...
                pmiBuffer(:,mod(cqipmiPtr-1,cqipmiDelay)+1);
            cqiBuffer(:,cqipmiPtr+1) = ...
                cqiBuffer(:,mod(cqipmiPtr-1,cqipmiDelay)+1);
        end

    end

    % Display results for the current RI configuration
    fprintf('\nResults with %s:\n',riConfigStr);
    tputTotal = sum(totalTBS);
    if (riConfig==1)

        % Compute and display throughput
        tputFixedRI = sum(totalTBS.*(1-totalCRC));
        fprintf('Throughput: %d bits (%0.2f%%)\n', ...
            tputFixedRI,tputFixedRI/tputTotal*100);

    else

        % Compute and display throughput
        tputUEReported = sum(totalTBS.*(1-totalCRC));
        fprintf('Throughput: %d bits (%0.2f%%)\n', ...
            tputUEReported,tputUEReported/tputTotal*100);

        % Compute and display throughput ratio
        measuredGamma = tputUEReported/tputFixedRI;
        fprintf(['Throughput ratio (gamma): %0.3f' ...
            ' (requirement is >= %0.2f)'],measuredGamma,targetGamma);

    end

end
Simulating with fixed RI=2 at 0dB SNR for 10 Frame(s)

Results with fixed RI=2:
Throughput: 203184 bits (100.00%)

Simulating with UE reported RI at 0dB SNR for 10 Frame(s)

Results with UE reported RI:
Throughput: 235352 bits (100.00%)
Throughput ratio (gamma): 1.158 (requirement is >= 1.00)

Постройте результаты

Производятся две фигуры. У первой фигуры есть два подграфика: первый подграфик показывает RI, о котором сообщают, для каждого подкадра; второй подграфик показывает PMI, о которой сообщают, для каждого подкадра. У второй фигуры также есть два подграфика: первый подграфик показывает предполагаемый SINR для каждого подкадра; второй подграфик показывает CQI, о котором сообщают, для каждого подкадра. Эти графики иллюстрируют, как RI, PMI и CQI варьируются в зависимости от времени из-за исчезающего канала.

figure;
subplot(2,1,1);
plot(riXaxis,RIReport,'bo-');
xlabel('Subframe number');
ylabel('Selected RI');
title('Selected RI versus subframe number');
hold on;
subplot(2,1,2);
plot(cqipmiXaxis,PMIReport,'ks-');
xlabel('Subframe number');
ylabel('Selected PMI');
title('Selected PMI versus subframe number');

figure;
subplot(2,1,1);
plot(cqipmiXaxis,SINRReport,'rx-');
xlabel('Subframe number');
ylabel('Estimated SINR (dB)');
title('Estimated SINR (1st codeword) versus subframe number');
hold on;
subplot(2,1,2);
plot(cqipmiXaxis,CQIReport,'bo-');
xlabel('Subframe number');
ylabel('Selected CQI Index');
title('Selected CQI Index (1st codeword) versus subframe number');

Выбранная библиография

  1. 3GPP TS 36.101 "Передача радио оборудования пользователя (UE) и прием"

  2. 3GPP TS 36.213 "Процедуры физического уровня"

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте