Блок SS/PBCH

TS 38.211 Раздел 7.4.3.1 определяет блок сигнала синхронизации/физического широковещательного канала (SS/PBCH) как 240 поднесущих и 4 символа OFDM, содержащих следующие каналы и сигналы:

В других документах, например, TS 38.331, SS/PBCH называется «блоком сигнала синхронизации» или «блоком SS».

Создайте матрицу 240 на 4, представляющую блок SS/PBCH:

ssblock = zeros([240 4])

ssblock = 240×4

     0     0     0     0
     0     0     0     0
     0     0     0     0
     0     0     0     0
     0     0     0     0
     0     0     0     0
     0     0     0     0
     0     0     0     0
     0     0     0     0
     0     0     0     0
      ⋮

Первичный сигнал синхронизации (PSS)

Создайте PSS для данного идентификатора соты:

ncellid = 17;
pssSymbols = nrPSS(ncellid)

pssSymbols = 127×1

    -1
    -1
    -1
    -1
    -1
    -1
     1
     1
     1
    -1
      ⋮

The переменная pssSymbols - вектор столбца, содержащий 127 символов BPSK PSS.

Создайте индексы PSS:

pssIndices = nrPSSIndices;

Переменная pssIndices - вектор столбца того же размера, что и pssSymbols. Значение в каждом элементе pssIndices - линейный индекс местоположения в блоке SS/PBCH, в котором находятся соответствующие символы в pssSymbols должно быть сопоставлено. Поэтому преобразование символов PSS в блок SS/PBCH может быть выполнено с простым назначением MATLAB, используя линейное индексирование для выбора правильных элементов матрицы блоков SS/PBCH. Обратите внимание, что к символам PSS применяется коэффициент масштабирования 1 для представления ${}_{\mathrm{\beta PSS}}$ в TS 38.211 Раздел 7.4.3.1.1:

ssblock(pssIndices) = 1 * pssSymbols;

Постройте график матрицы блоков SS/PBCH для отображения местоположения основной системы 2х2:

imagesc(abs(ssblock));
caxis([0 4]);
axis xy;
xlabel('OFDM symbol');
ylabel('Subcarrier');
title('SS/PBCH block containing PSS');

Вторичный сигнал синхронизации (SSS)

Создайте SSS для того же идентификатора соты, что и сконфигурированный для основной системы 2х2:

sssSymbols = nrSSS(ncellid)

sssSymbols = 127×1

    -1
     1
    -1
    -1
    -1
     1
    -1
     1
    -1
     1
      ⋮

Создайте индексы SSS и сопоставьте символы SSS с блоком SS/PBCH, следуя тому же шаблону, что и для основной системы 2х2. Обратите внимание, что к символам SSS применяется коэффициент масштабирования 2 для представления ${}_{\mathrm{\beta SSS}}$ в TS 38.211 Раздел 7.4.3.1.2:

sssIndices = nrSSSIndices;
ssblock(sssIndices) = 2 * sssSymbols;

Форма индексов по умолчанию - линейные индексы на основе 1, пригодные для линейного индексирования матриц MATLAB, как ssblock как уже показано. Однако стандартные документы NR описывают ресурсы OFDM в терминах поднесущей OFDM и подстрочных индексов символов, используя нумерацию на основе 0. Для удобной перекрестной проверки со стандартом NR функции индексов принимают опции, позволяющие выбрать стиль индексации (линейный индекс в сравнении с подстрочным индексом) и базу (на основе 0 против 1):

sssSubscripts = nrSSSIndices('IndexStyle','subscript','IndexBase','0based')

sssSubscripts = 127x3 uint32 matrix

   56    2    0
   57    2    0
   58    2    0
   59    2    0
   60    2    0
   61    2    0
   62    2    0
   63    2    0
   64    2    0
   65    2    0
      ⋮

Из подстрочных индексов видно, что SSS находится в OFDM-символе 2 (на основе 0) блока SS/PBCH, начиная с поднесущей 56 (на основе 0).

Снова постройте график матрицы блоков SS/PBCH для отображения местоположений PSS и SSS:

imagesc(abs(ssblock));
caxis([0 4]);
axis xy;
xlabel('OFDM symbol');
ylabel('Subcarrier');
title('SS/PBCH block containing PSS and SSS');

Физический широковещательный канал (PBCH)

PBCH несет кодовое слово длиной 864 бита, созданное посредством выполнения кодирования BCH главного информационного блока (MIB). Для получения дополнительной информации о кодировании BCH см. функции nrBCH и nrBCHDecode и их использование в примере NR Cell Search и MIB и SIB1 Recovery. Здесь используется кодовое слово PBCH, состоящее из 864 случайных битов:

cw = randi([0 1],864,1);

Модуляция PBCH состоит из следующих этапов, описанных в TS 38.211 Раздел 7.3.3:

Скремблирование и модуляция

Несколько блоков SS/PBCH передаются по половине кадра, как описано в процедуре поиска ячеек в TS 38.213 Раздел 4.1. Каждому блоку SS/PBCH присваивается индекс от $\mathrm{}\mathit{}\mathrm{}$0...L-1, $\mathit{где}$ L - число блоков SS/PBCH в полукадре. Последовательность скремблирования для PBCH инициализируется в соответствии с идентификацией соты.ncellidи подпоследовательность, используемая для скремблирования кодового слова PBCH, зависит от значения $\mathit{v}$, 2 или 3 LSB индекса блока SS/PBCH, как описано в TS 38.211 раздел 7.3.3.1. В этом примере $\mathit{}\mathrm{}$используется v = 0. ФункцияnrPBCH создает соответствующую подпоследовательность скремблирующей последовательности, выполняет скремблирование и затем выполняет QPSK модуляцию:

v = 0;
pbchSymbols = nrPBCH(cw,ncellid,v)

pbchSymbols = 432×1 complex

  -0.7071 + 0.7071i
  -0.7071 + 0.7071i
  -0.7071 + 0.7071i
  -0.7071 - 0.7071i
   0.7071 + 0.7071i
  -0.7071 + 0.7071i
  -0.7071 + 0.7071i
   0.7071 - 0.7071i
   0.7071 + 0.7071i
   0.7071 + 0.7071i
      ⋮

Сопоставление с элементами ресурсов

Создайте индексы PBCH и сопоставьте символы PBCH с блоком SS/PBCH. Следует отметить, что коэффициент масштабирования 3 применяется к символам PBCH для представления ${}_{\mathrm{\beta PBCH}}$ в TS 38.211 Раздел 7.4.3.1.3:

pbchIndices = nrPBCHIndices(ncellid);
ssblock(pbchIndices) = 3 * pbchSymbols;

Снова постройте график матрицы блоков SS/PBCH для отображения местоположений PSS, SSS и PBCH:

imagesc(abs(ssblock));
caxis([0 4]);
axis xy;
xlabel('OFDM symbol');
ylabel('Subcarrier');
title('SS/PBCH block containing PSS, SSS and PBCH');

Опорный сигнал демодуляции PBCH (PBCH DM-RS)

Конечным компонентом блока SS/PBCH является DM-RS, связанный с PBCH. Аналогично PBCH, используемая последовательность DM-RS вытекает из индекса блока SS/PBCH и конфигурируется с использованием переменной ${\stackrel{}{\mathit{}}}_{\mathrm{i‾SSB}}$, описанной в TS 38.211 Раздел 7.4.1.4.1. Здесь ${\stackrel{}{\mathit{}}}_{\mathrm{}}\mathrm{}$используется i‾SSB=0:

ibar_SSB = 0;
dmrsSymbols = nrPBCHDMRS(ncellid,ibar_SSB)

dmrsSymbols = 144×1 complex

   0.7071 - 0.7071i
   0.7071 + 0.7071i
  -0.7071 + 0.7071i
  -0.7071 + 0.7071i
   0.7071 - 0.7071i
   0.7071 + 0.7071i
   0.7071 - 0.7071i
  -0.7071 - 0.7071i
  -0.7071 - 0.7071i
   0.7071 + 0.7071i
      ⋮

Обратите внимание, что TS 38.211 раздел 7.4.1.4.1 определяет промежуточную переменную ${\mathit{}}_{\mathrm{iSSB}}$, которая определена аналогично $\mathit{v}$, описанной ранее для PBCH.

Создайте индексы PBCH DM-RS и сопоставьте символы PBCH DM-RS с блоком SS/PBCH. Обратите внимание, что коэффициент масштабирования 4 применяется к символам PBCH DM-RS для представления ${\beta }_{\mathrm{}}^{\mathrm{}\mathrm{PBCHDM-RS}}$ в TS 38.211 Раздел 7.4.3.1.3:

dmrsIndices = nrPBCHDMRSIndices(ncellid);
ssblock(dmrsIndices) = 4 * dmrsSymbols;

Снова постройте график матрицы блоков SS/PBCH, чтобы показать местоположения PSS, SSS, PBCH и PBCH DM-RS:

imagesc(abs(ssblock));
caxis([0 4]);
axis xy;
xlabel('OFDM symbol');
ylabel('Subcarrier');
title('SS/PBCH block containing PSS, SSS, PBCH and PBCH DM-RS');

Формирование пакета SS

Пакет SS, состоящий из множества блоков SS/PBCH, может быть сформирован путем создания более крупной сетки и отображения блоков SS/PBCH в соответствующие местоположения, причем каждый блок SS/PBCH имеет правильные параметры в соответствии с местоположением.

Создание сетки пакетов SS

В стандарте NR символы OFDM группируются в слоты, подкадры и кадры. Как определено в TS 38.211 Раздел 4.3.1, в кадре имеется 10 подкадров, и каждый подкадр имеет фиксированную длительность 1 мс. Каждый пакет SS имеет длительность половины кадра и поэтому охватывает 5 подкадров:

nSubframes = 5

nSubframes = 5

TS 38.211 Раздел 4.3.2 определяет каждый слот как имеющий 14 символов OFDM (для обычной длины циклического префикса), и это фиксируется:

symbolsPerSlot = 14

symbolsPerSlot = 14

Однако количество временных интервалов на подкадр изменяется и является функцией интервала между поднесущими. По мере увеличения интервала между поднесущими длительность символа OFDM уменьшается, и поэтому большее количество символов OFDM может быть установлено в фиксированную длительность подкадра, равную 1 мс.

Имеется 5 конфигураций интервалов между поднесущими $\lambda \mathrm{=}0.\mathrm{.}$. 4, причем соответствующий интервал между поднесущими $\mathrm{равен}{\mathrm{}}^{}$15⋅2μ кГц. В этом примере мы будем $использовать\mathrm{}$λ = 1, соответствующий интервалу между поднесущими 30 кГц:

mu = 1

mu = 1

Количество временных интервалов на подкадр составляет ${\mathrm{}}^{\mathrm{2\; мкм}}$, так как удвоение интервала между поднесущими вдвое увеличивает длительность символа OFDM. Следует отметить, что определение слота в NR отличается от LTE: подкадр в LTE состоит из 2 слотов по 7 символов (для нормального циклического префикса), тогда как в NR подкадр, использующий интервал поднесущих LTE ($\lambda \mathrm{=}$0, 15 кГц), состоит из 1 слота по 14 символов.

Вычислите общее количество символов OFDM в пакете SS:

nSymbols = symbolsPerSlot * 2^mu * nSubframes

nSymbols = 140

Создайте пустую сетку для всего пакета SS:

ssburst = zeros([240 nSymbols]);

Определение образца блока SS

Шаблон блоков SS/PBCH в пакете SS косвенно определяется процедурой поиска соты в TS 38.213, которая описывает местоположения, в которых UE может обнаружить блок SS/PBCH. Имеется 5 блочных шаблонов, Case A - Case E, которые имеют различные расстояния между поднесущими и применимы для различных несущих частот.

Создайте индексы первых символов в возможных блоках SS/PBCH для шаблона блока Case B, который имеет $\mathit{L}\mathrm{=}$ 8 блоков на пакет:

n = [0, 1];
firstSymbolIndex = [4; 8; 16; 20] + 28*n;
firstSymbolIndex = firstSymbolIndex(:).'

firstSymbolIndex = 1×8

     4     8    16    20    32    36    44    48

Создание содержимого пакета SS

Теперь может быть создан цикл, который генерирует каждый блок SS и назначает его в соответствующее местоположение пакета SS. Обратите внимание на следующее:

ssblock = zeros([240 4]);
ssblock(pssIndices) = pssSymbols;
ssblock(sssIndices) = 2 * sssSymbols;

for ssbIndex = 1:length(firstSymbolIndex)
    
    i_SSB = mod(ssbIndex - 1,8);
    ibar_SSB = i_SSB;
    v = i_SSB;
    
    pbchSymbols = nrPBCH(cw,ncellid,v);
    ssblock(pbchIndices) = 3 * pbchSymbols;
    
    dmrsSymbols = nrPBCHDMRS(ncellid,ibar_SSB);
    ssblock(dmrsIndices) = 4 * dmrsSymbols;
    
    ssburst(:,firstSymbolIndex(ssbIndex) + (0:3)) = ssblock;
    
end

Наконец, постройте график содержимого пакета SS:

imagesc(abs(ssburst));
caxis([0 4]);
axis xy;
xlabel('OFDM symbol');
ylabel('Subcarrier');
title('SS burst, block pattern Case B');