Генерация сигналов нисходящего канала UMTS

В этом примере показано, как сгенерировать HSDPA FRC H-Set с помощью LTE Toolbox™.

Введение

LTE Toolbox может использоваться, чтобы сгенерировать стандартный совместимый W-CDMA/HSPA/HSPA +, восходящие и нисходящие комплексные основополосные формы волны включая предопределенные настройки для стандарта задали каналы измерения. Для нисходящего канала это включает Ссылочные каналы измерения (RMC), H-наборы Фиксированного ссылочного канала (FRC) и Test Models(TM), заданный в TS25.101 [1].

Этот пример демонстрирует как две связанных с нисходящим каналом функции, umtsDownlinkReferenceChannels и umtsDownlinkWaveformGenerator, объединение, чтобы поддерживать эту функцию. Мы показываем, как они могут сгенерировать форму волны H-набора FRC для тестирования HSDPA UE с помощью одной из предопределенных обеспеченных настроек. Мы также представляем явный код MATLAB®, который перечисляет все нисходящие параметры генератора, настроенные для этого конкретного канала измерения. H-наборы FRC заданы в TS25.101, Раздел 7.1 [1]. Этот код также предоставляет полезный шаблон для полной индивидуальной настройки формы волны.

Функция umtsDownlinkWaveformGenerator может сгенерировать пользовательский W-CDMA/HSPA/HSPA + формы волны с помощью описанных ниже каналов физического уровня. Произвольные Закодированные Составные Транспортные Каналы (CCTrCH) могут быть сконфигурированы также. Выходные формы волны loopable для непрерывного воспроизведения в симуляции или через тестовое оборудование.

Физические каналы поддержали:

  • Специализированный физический канал (DPCH)

  • Первичный общий экспериментальный канал (P-CPICH)

  • Вторичный общий экспериментальный канал (S-CPICH)

  • Первичный общий контроль физический канал (P-CCPCH)

  • Вторичный общий контроль физический канал (S-CCPCH)

  • Первичный канал синхронизации (P-SCH)

  • Вторичный канал синхронизации (S-SCH)

  • Канал индикатора разбивки на страницы (PICH)

  • Высокая скорость физический нисходящий разделяемый канал (HS-PDSCH)

  • Канал совместного управления для HS-DSCH (HS-SCCH)

  • Ортогональные каналы Средства моделирования Шума Канала (OCNS)

Транспортные каналы поддержали:

  • Выделенный канал (DCH)

  • Канал телевизионного вещания (BCH)

  • Передайте доступ к каналу (FACH)

  • Канал разбивки на страницы (PCH)

  • Скоростной нисходящий канал разделяемый канал (HS-DSCH)

Физическая обработка канала задана в TS25.211 и 24TS25.213 [][]. Обработка для транспортных каналов задана в TS25.212 [3].

Сгенерированные формы волны могут использоваться для многих приложений:

  • Золотая ссылка для реализаций передатчика

  • Тестирование приемника и разработка алгоритмов

  • Тестирование аппаратного и программного обеспечения RF

  • Интерференционное тестирование

Смотрите Генерацию сигналов и Передачу с помощью LTE Toolbox с Тестовым оборудованием и Измерительным оборудованием для более подробного объяснения того, как соединить интерфейсом с формами волны с внешним оборудованием.

W-CDMA/HSPA/HSPA + Генерация сигналов и Функции Параметризации

Функция генератора формы волны umtsDownlinkWaveformGenerator требует одной иерархической структуры MATLAB, которая задает набор всех параметров для физических и транспортных каналов, существующих в выходной форме волны.

Тулбокс включает функцию umtsDownlinkReferenceChannels, который может возвратить полностью заполненную структуру параметра для всех предварительно сконфигурированных Ссылочных каналов измерения (RMC), H-наборов Фиксированного ссылочного канала (FRC) и Test Models(TM).

Путем объединения двух функций эти заданные формы волны измерения стандарта могут быть сгенерированы легко. Предварительно сконфигурированные параметры, возвращенные в umtsDownlinkReferenceChannels, могут также использоваться в качестве начальной точки для индивидуальной настройки параметра, например, изменяя выходную фильтрацию, уровни мощности канала или даже ссылочную настройку CCTrCH, до вызывания функции генератора. Если полное управление параметром формы волны требуется затем, этот пример включает код MATLAB ниже который списки все возможные нисходящие параметры. Следующая схема показывает эти шаги.

H-Set1 (QPSK) генерация Используя предварительно сконфигурированную структуру параметра

Функция umtsDownlinkReferenceChannels требует, чтобы номер H-набора и модуляция были заданы как показано ниже. Позволенные значения H-набора ('H-Set1', 'H-Set2', 'H-Set3', 'H-Set4', 'H-Set5', 'H-Set6', 'H-Set7', 'H-Set8', 'H-Set10', 'H-Set12'), и выбором для схем модуляции является 'QPSK', '16QAM' и '64QAM'. Структура output preconfigParams предварительно созданная настройка для FRC H-Set1, и это может затем использоваться, чтобы сгенерировать заданную форму волны H-набора стандарта путем вызывания umtsDownlinkWaveformGenerator функции.

hset = 'H-Set1';     % H-Set number
modulation = 'QPSK'; % Modulation scheme
preconfigParams = umtsDownlinkReferenceChannels(hset,modulation); % Get H-Set parameters
frcWaveform = umtsDownlinkWaveformGenerator(preconfigParams);     % Generate H-Set waveform

H-Set1 (QPSK) генерация Используя полный список параметров

В этом разделе мы создадим H-Set1 (QPSK) конфигурационная структура с нуля и покажем, что это идентично структуре, заданной с помощью функции umtsDownlinkReferenceChannels как показано выше. downlinkParams структура, заданная ниже, имеет полный список параметров, поддержанных функцией umtsDownlinkWaveformGenerator, и так также может использоваться в качестве шаблона, чтобы создать пользовательские формы волны, когда большой набор значений параметров должен быть изменен от структуры, выведенной umtsDownlinkReferenceChannels.

% H-Set parameter structure definition from scratch
% General settings
downlinkParams.TotFrames = 1;                      % Number of frames to be generated
downlinkParams.PrimaryScramblingCode = 0;          % Primary scrambling code
downlinkParams.FilterType = 'RRC';                 % Enable the RRC filter
downlinkParams.OversamplingRatio = 4;              % Oversampling set to 4
downlinkParams.NormalizedPower = 'Off';            % Power normalization disabled

% Define Downlink Dedicated Physical Channel  (DPCH)
downlinkParams.DPCH.Enable = 'On';                 % Enable DPCH
downlinkParams.DPCH.SlotFormat = 11;               % DPCH slot format
downlinkParams.DPCH.SpreadingCode = 6;             % DPCH spreading code
downlinkParams.DPCH.NMulticodes = 1;               % Number of DPCH
downlinkParams.DPCH.SecondaryScramblingCode = 1;   % Secondary scrambling code
downlinkParams.DPCH.TimingOffset = 0;              % Timing Offset
downlinkParams.DPCH.Power = 0;                     % Power in dB
downlinkParams.DPCH.TPCData = 0;                   % TPC value
downlinkParams.DPCH.TFCI = 0;                      % TFCI value
downlinkParams.DPCH.DataSource = 'CCTrCH';         % DPCH data source is CCTrCH
% DPCH carries the Coded Composite Transport Channel (CCTrCH) containing
% one or more transport channels. Since DPCH source is specified as CCTrCH,
% define the CCTrCH containing DTCH and DCCH transport channels
% Build DTCH definition
TrCH(1).Name = 'DTCH';                             % Name of the transport channel
TrCH(1).CRC = '16';                                % CRC type
TrCH(1).TTI = 20;                                  % TTI in ms
TrCH(1).CodingType = 'conv3';                      % The coding type and rate
TrCH(1).RMA = 256;                                 % Rate matching attribute
TrCH(1).DataSource = 'PN9-ITU';                    % Tr channel data source
TrCH(1).ActiveDynamicPart = 1;                     % Index to active dynamic part
TrCH(1).DynamicPart(1) = struct('BlockSize',244,'BlockSetSize',244); % 1x244 blocks
% Build DCCH definition
TrCH(2).Name = 'DCCH';                             % Name of the transport channel
TrCH(2).CRC = '12';                                % CRC type
TrCH(2).TTI = 40;                                  % TTI in ms
TrCH(2).CodingType = 'conv3';                      % The coding type and rate
TrCH(2).RMA = 256;                                 % Rate matching attribute
TrCH(2).DataSource = 'PN9-ITU';                    % Tr channel data source
TrCH(2).ActiveDynamicPart = 1;                     % Index to active dynamic part
TrCH(2).DynamicPart(1) = struct('BlockSize',100,'BlockSetSize',100);   % 1x100 blocks
% Finalize CCTrCH structure array using the TrCH structures defined above
downlinkParams.DPCH.CCTrCH.Name = 'DCH';           % Name of the CCTrCH
downlinkParams.DPCH.CCTrCH.DTXPosition = 'fixed';  % DTX position
downlinkParams.DPCH.CCTrCH.TrCH = TrCH;            % Assign DTCH/DCCH to CCTrCH

% Define P-CCPCH
downlinkParams.PCCPCH.Enable = 'On';               % Enable P-CCPCH
downlinkParams.PCCPCH.Power = 0;                   % Set power to be 0dB
downlinkParams.PCCPCH.DataSource = 'CCTrCH';       % P-CCPCH data source is CCTrCH
% P-CCPCH CCTrCH carries the BCH transport channel. Since P-CCPCH source is
% CCTrCH, define CCTrCH containing BCH
clear TrCH;
TrCH(1).Name = 'BCH';                              % Name of the Tr channel
TrCH(1).CRC = '16';                                % CRC type
TrCH(1).TTI = 20;                                  % TTI in ms
TrCH(1).CodingType = 'conv2';                      % The coding type and rate
TrCH(1).RMA = 256;                                 % Rate matching attribute
TrCH(1).DataSource = 'PN9-ITU';                    % Tr channel data source
TrCH(1).ActiveDynamicPart = 1;                     % Index to active dynamic part
TrCH(1).DynamicPart(1) = struct('BlockSize',246,'BlockSetSize',246); % 1x246 block
% Finalize CCTrCH structure array using the TrCH structure defined above
downlinkParams.PCCPCH.CCTrCH.Name = 'BCH';         % Name of the CCTrCH
downlinkParams.PCCPCH.CCTrCH.DTXPosition = 'fixed';% DTX position
downlinkParams.PCCPCH.CCTrCH.TrCH = TrCH;          % Assign BCH to CCTrCH

% Define S-CCPCH, but this channel is not required for H-Set1 generation
downlinkParams.SCCPCH.Enable = 'Off';              % Disable S-CCPCH
downlinkParams.SCCPCH.SlotFormat = 7;              % Slot format number
downlinkParams.SCCPCH.SpreadingCode = 3;           % S-CCPCH spreading code
downlinkParams.SCCPCH.SecondaryScramblingCode = 3; % Secondary scrambling code
downlinkParams.SCCPCH.TimingOffset = 0;            % Timing Offset
downlinkParams.SCCPCH.Power = 0;                   % Power in dB
downlinkParams.SCCPCH.TFCI = 0;                    % TFCI value
downlinkParams.SCCPCH.DataSource = 'CCTrCH';       % S-CCPCH data source is CCTrCH
% S-CCPCH CCTrCH can carry PCH and FACH transport channels. Since S-CCPCH
% source is CCTrCH, define CCTrCH containing PCH and FACH
% Build PCH definition
TrCH(1).Name = 'PCH';                              % Name of the Tr channel
TrCH(1).CRC = '16';                                % CRC type
TrCH(1).TTI = 10;                                  % TTI in ms
TrCH(1).CodingType = 'conv2';                      % The coding type
TrCH(1).RMA = 256;                                 % Rate matching attribute
TrCH(1).DataSource = 'PN9-ITU';                    % Tr channel data source
TrCH(1).ActiveDynamicPart = 1;                     % Index to active dynamic part
TrCH(1).DynamicPart(1) = struct('BlockSize',64,'BlockSetSize',64);   % 1x64 block
% Build FACH definition
TrCH(2).Name = 'FACH';                             % Name of the Tr channel
TrCH(2).CRC = '16';                                % CRC type
TrCH(2).TTI = 10;                                  % TTI in ms
TrCH(2).CodingType = 'turbo';                      % The coding type
TrCH(2).RMA = 256;                                 % Rate matching attribute
TrCH(2).DataSource = 'PN9-ITU';                    % Tr channel data source
TrCH(2).ActiveDynamicPart = 1;                     % Index to active dynamic part
TrCH(2).DynamicPart(1) = struct('BlockSize',360,'BlockSetSize',360);   % 1x360 block
% Finalize CCTrCH using the above
downlinkParams.SCCPCH.CCTrCH.Name = '';            % Name of the CCTrCH
downlinkParams.SCCPCH.CCTrCH.DTXPosition = 'fixed';% DTX position
downlinkParams.SCCPCH.CCTrCH.TrCH = TrCH;          % Assign PCH/FACH to CCTrCH

% Define P-CPICH
downlinkParams.PCPICH.Enable = 'On';               % Enable P-CPICH
downlinkParams.PCPICH.Power = 0;                   % Power in dB

% Define S-CPICH
downlinkParams.SCPICH.Enable = 'Off';              % Disable S-CPICH
downlinkParams.SCPICH.SpreadingCode = 4;           % S-CPICH spreading code
downlinkParams.SCPICH.SecondaryScramblingCode = 4; % Secondary scrambling code
downlinkParams.SCPICH.Power = 0;                   % Power in dB

% Define P-SCH
downlinkParams.PSCH.Enable = 'On';                 % Enable P-SCH
downlinkParams.PSCH.Power = 0;                     % Power in dB

% Define S-SCH
downlinkParams.SSCH.Enable = 'On';                 % Enable S-SCH
downlinkParams.SSCH.Power = 0;                     % Power in dB

% Define PICH
downlinkParams.PICH.Enable = 'On';                 % Enable PICH
downlinkParams.PICH.SpreadingCode = 16;            % PICH spreading code
downlinkParams.PICH.TimingOffset = 0;              % Timing offset
downlinkParams.PICH.Power = 0;                     % Power in dB
downlinkParams.PICH.DataSource = 'PagingData';     % PICH data source
downlinkParams.PICH.Np = 144;                      % Number of paging indicators

% Define HSDPA
downlinkParams.HSDPA.Enable = 'On';                % Enable HSDPA channels
downlinkParams.HSDPA.CodeGroup = 5;                % Number of HS-PDSCHs
downlinkParams.HSDPA.CodeOffset = 1;               % Code offset to first HS-PDSCH
downlinkParams.HSDPA.Modulation = 'QPSK';          % Modulation scheme
downlinkParams.HSDPA.VirtualBufferCapacity = 9600; % Buffer capacity
downlinkParams.HSDPA.InterTTIDistance = 3;         % Inter TTI interval
downlinkParams.HSDPA.NHARQProcesses = 2;           % Number of HARQ processes
downlinkParams.HSDPA.XrvSequence = [0 2 5 6];      % The XRV sequence
downlinkParams.HSDPA.UEId = 0;                     % UE Identity
downlinkParams.HSDPA.TransportBlockSizeId = 41;    % The transport block size id
downlinkParams.HSDPA.HSSCCHSpreadingCode = 9;      % Shared channel spreading code
downlinkParams.HSDPA.SecondaryScramblingCode = 6;  % Secondary scrambling code
downlinkParams.HSDPA.HSPDSCHPower = 0;             % HS-PDSCH power in dB
downlinkParams.HSDPA.HSSCCHPower = 0;              % HS-SCCH power in dB
downlinkParams.HSDPA.DataSource = 'HSDSCH';        % Data source is HS-DSCH
% HS-DSCH transport channel definition
downlinkParams.HSDPA.HSDSCH.BlockSize = 3202;      % The transport block size
downlinkParams.HSDPA.HSDSCH.DataSource = 'PN9-ITU';% HS-DSCH data source

% Define OCNS channels as defined in TS25.101 Table C.13
downlinkParams.OCNS.Enable = 'On';                 % Enable OCNS channels
downlinkParams.OCNS.Power = 0;                     % OCNS power scaling in dB
downlinkParams.OCNS.OCNSType = 'H-Set_6DPCH';      % OCNS definition

% The structure defined above can be used to generate the waveform:
frcWaveform2 = umtsDownlinkWaveformGenerator(downlinkParams);

% For completeness we can see that the H-Set definition structures obtained
% by the above two parameterization approaches are identical
if(isequal(preconfigParams,downlinkParams))
    disp(['H-Set1 configuration structures generated with and without using' ...
    ' umtsDownlinkReferenceChannels function are the same.']);
end
H-Set1 configuration structures generated with and without using umtsDownlinkReferenceChannels function are the same.

Сравнение формы волны

Сравните формы волны сгенерировали использование обоих подходов, описанных выше, и смотрите, что сгенерированные формы волны идентичны

if(isequal(frcWaveform,frcWaveform2))
    disp(['H-Set1 waveforms generated with and without using' ...
    ' umtsDownlinkReferenceChannels function are the same.']);
end
H-Set1 waveforms generated with and without using umtsDownlinkReferenceChannels function are the same.

Постройте спектр

Постройте спектр сигнала области времени frcWaveform.

chiprate = 3.84e6;   % Chip rate of the baseband waveform
spectrumPlot = dsp.SpectrumAnalyzer('SampleRate', chiprate*downlinkParams.OversamplingRatio,...
                                    'AveragingMethod','Exponential','ForgettingFactor',0.99,...
                                    'YLimits',[-100,40]);
spectrumPlot.Title = sprintf('Spectrum of Fixed Reference Channel (FRC) %s (%s) waveform', hset, modulation);
spectrumPlot(frcWaveform);

Заключение

В этом примере показано, как сгенерировать стандарт заданный и пользовательский W-CDMA/HSPA/HSPA + формы волны с помощью функций LTE Toolbox. Пример также обеспечивает полный шаблон параметра для индивидуальной настройки полного пользователя предопределенных настроек формы волны.

Выбранная библиография

  1. 3GPP TS 25.101 "Передача радио оборудования пользователя (UE) и прием (FDD)"

  2. 3GPP TS 25.211 "Физические каналы и отображение транспортных каналов на физические каналы (FDD)"

  3. 3GPP TS 25.212 "Мультиплексирование и канал, кодирующий (FDD)"

  4. 3GPP TS 25.213 "Распространение и модуляция (FDD)"