Введение

В соответствии с TR 22.872 [1] эти 5G случая использования требуют нахождения точного местоположения узлов в беспроводной сети в реальном времени:

Для определения местоположения узла на стороне пользовательского оборудования (UE) используются опорные сигналы нисходящей линии связи. Существующие опорные сигналы нисходящей линии связи, такие как опорный сигнал информации о состоянии канала и сигналы синхронизации, не используются для оценки местоположения из-за этих ограничений:

Чтобы преодолеть эти ограничения, 3GPP ввел новый опорный сигнал, называемый PRS в версии 16 5G спецификации, с высокой плотностью RE и с корреляционными свойствами, лучшими, чем у существующих опорных сигналов, из-за диагональной или шахматной структуры PRS RE. Слышимость PRS достигается с помощью концепции, называемой выключением звука. При выключении PRS множество сот передают PRS скоординированным образом, подавляя соответствующие случаи передачи PRS, чтобы избежать помех от соседних сот. В этом примере демонстрируются частотно-временные аспекты PRS и показано, как настроить отключение PRS.

В соответствии со стандартом 3GPP можно сконфигурировать UE с одной или несколькими конфигурациями частотного уровня позиционирования PRS нисходящей линии связи. Уровень частоты позиционирования PRS определяется как совокупность наборов ресурсов PRS, причем каждый набор ресурсов PRS определяет коллекцию ресурсов PRS. Все наборы ресурсов PRS, определенные на частотном уровне позиционирования PRS, конфигурируются со следующими общими параметрами:

5G Toolbox™ предлагает генерацию символов и индексов PRS с помощью объекта конфигурации. nrPRSConfig и функции nrPRS и nrPRSIndices. nrPRSConfig объект группирует все параметры, связанные с набором ресурсов PRS.

Конфигурирование слота PRS

Эти свойства nrPRSConfig объект управляет конфигурацией слота PRS.

Фиг.1 иллюстрирует случай набора ресурсов PRS с 2 ресурсами PRS. Период набора ресурсов PRS составляет 10 слотов, а смещение набора ресурсов PRS - 3 слота (на основе 0). Первое смещение ресурса PRS равно 1 слоту (на основе 0), а второе смещение ресурса PRS равно 4 слотам (на основе 0). Коэффициент повторения ресурса PRS равен 2 (что означает, что каждый ресурс PRS повторяется дважды во всех экземплярах набора ресурсов PRS), а интервал времени ресурса PRS равен 2 (что означает смещение 2 слотов).

Сконфигурируйте параметры конфигурации слотов PRS и постройте график сети несущих на уровне слота для выделения слотов, в которых присутствуют ресурсы PRS.

% Set carrier parameters
carrier = nrCarrierConfig;
carrier.SubcarrierSpacing = 15;
carrier.CyclicPrefix = 'Normal';

% Set parameters related to PRS slot configuration
prs = nrPRSConfig;
prs.PRSResourceSetPeriod = [10 3];
prs.PRSResourceOffset = [1 4];
prs.PRSResourceRepetition = 2;
prs.PRSResourceTimeGap = 2;
numSlots = 43;                                       % Consider 43 slots to compare the plot with Figure 1
plotTitle = 'PRS Slot Configuration';
plotGrid(carrier,prs,numSlots,'SlotFill',plotTitle); % Slot numbers on the x-axis of the MATLAB plot are 1-based

Конфигурация отключения PRS

Ресурс PRS можно отключить двумя способами:

MutingPattern1: Двоичный вектор, управляющий отключением экземпляров набора ресурсов PRS. Каждый элемент двоичного вектора управляет подавлением всех ресурсов PRS в экземпляре набора ресурсов PRS (один экземпляр соответствует одному периоду набора ресурсов PRS). Первый элемент в двоичном векторе соответствует первому экземпляру набора ресурсов PRS, второй элемент соответствует второму экземпляру набора ресурсов PRS и так далее.

Фиг.2 иллюстрирует случай приглушения битовой комбинации опции-1 как [1 0] в дополнение к предыдущей конфигурации слота PRS, которая показана на фиг.1. В этом случае параметр-1 эффективной комбинации битов приглушения на уровне экземпляра набора ресурсов PRS равен [1 0 1 0 1 0...], что является повторяющейся комбинацией MutingPattern1.

Сплошное заполнение на рисунке представляет передаваемые экземпляры набора ресурсов PRS, а заполнение шаблона на рисунке представляет передаваемые или не передаваемые экземпляры набора ресурсов PRS.

MutingBitRepetition: Количество последовательных экземпляров набора ресурсов PRS (скажем, N), соответствующих одному элементу MutingPattern1 двоичный вектор. Первый элемент в MutingPattern1 двоичный вектор соответствует N последовательным экземплярам набора ресурсов PRS, второй элемент соответствует следующим N последовательным экземплярам набора ресурсов PRS и так далее.

На фиг.3 показан случай, когда опция 1 шаблона приглушения имеет значение [1 0], а коэффициент повторения битов приглушения - значение 2 в дополнение к предыдущей конфигурации слота PRS, которая показана на фиг.1. При использовании этих параметров эффективная комбинация битов приглушения на уровне экземпляра набора ресурсов PRS составляет [1 1 0 0 1 1 0 0...].

MutingPattern2: Двоичный вектор, который управляет отключением индексов повторения ресурсов PRS во всех активных экземплярах набора ресурсов PRS. Первый элемент в двоичном векторе соответствует первому индексу повторения ресурса PRS, второй элемент соответствует второму индексу повторения ресурса PRS и так далее. Длина двоичного вектора равна значению PRSResourceRepetition свойство и один и тот же двоичный вектор применимы ко всем ресурсам PRS в наборе ресурсов PRS.

Фиг.4 иллюстрирует случай приглушения битовой комбинации опции-2 как [0 1] в дополнение к предыдущей конфигурации слота PRS, которая показана на фиг.1. В этом случае параметр-2 эффективной комбинации битов приглушения на уровне индекса повторения ресурсов PRS равен [0 1 0 1 0 1...], что является повторяющейся комбинацией MutingPattern2.

При настройке обоих MutingPattern1 и MutingPattern2 свойства эффективной комбинации битов приглушения равны битовому И опции 1 комбинации битов приглушения и опции 2 комбинации битов приглушения.

Фиг.5 иллюстрирует случай, когда параметр-1 комбинации битов приглушается как [1 0], коэффициент повторения битов приглушается как 2 и параметр-2 комбинации битов приглушается как [0 1] в дополнение к предыдущей конфигурации слота PRS, которая показана на фиг.1. При использовании этих параметров эффективная опция шаблона бита приглушения-1 на уровне экземпляра набора ресурсов PRS равна [1 1 0 0 1 1...], а эффективная опция шаблона бита приглушения-2 на уровне индекса повторения ресурсов PRS равна [0 1 0 1 0 1...].

Для указанной конфигурации, поскольку количество ресурсов PRS равно 2, а коэффициент повторения ресурсов PRS равен 2, один экземпляр набора ресурсов PRS содержит четыре экземпляра ресурсов. Ниже приведены опция-1 бита приглушения и опция-2 бита приглушения на уровне индекса повторения ресурсов PRS:

Параметр бита «Muting bit pattern» -1 на уровне индекса повторения ресурсов PRS, binaryVec1 = [1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1...].

Параметр bit pattern-2 отключения звука на уровне индекса повторения ресурсов PRS, binaryVec2 = [0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1...].

Эффективной битовой комбинацией приглушения на уровне индекса повторения ресурсов PRS является битовая AND binaryVec1 и binaryVec2, которая равна [0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1...]. Этот шаблон показан на рис. 5.

Конфигурирование шаблонов отключения PRS в дополнение к предыдущей конфигурации слота PRS в prs. Код MATLAB генерирует ресурсы PRS как пустые для отключенных слотов. В этом примере показаны приглушенные пазы со светлым оттенком на созданных графиках для простого сравнения с рисунками, 2 к 5.

prs.MutingPattern1 = [1 0];                          % Use [] to disable the muting bit pattern option-1
prs.MutingBitRepetition = 2;
prs.MutingPattern2 = [0 1];                          % Use [] to disable the muting bit pattern option-2
plotTitle = 'PRS Slot and Muting Configurations';
plotGrid(carrier,prs,numSlots,'SlotFill',plotTitle); % Slot numbers on the x-axis of the MATLAB plot are 1-based

Распределение временной и частотной областей PRS

Эти свойства nrPRSConfig объект управляет выделением временной области ресурса PRS.

Символы OFDM, выделенные для ресурса PRS, определяются как $\mathit{l}{\mathit{=}}_{\mathrm{}}^{\mathrm{}}\text{lstartPRS}{\mathit{,}}_{\mathrm{}}^{\mathrm{}}lstartPRS\mathrm{+}\text{1},.{\text{.}\mathit{.}}_{\mathrm{,}}^{\mathrm{}}{\mathit{}}_{\mathrm{lstartPRS\; +}}\mathrm{}$LPRS-1.

Фиг.6 иллюстрирует случай, когда количество символов OFDM, выделенных для ресурса PRS, равно 6, а начальный символ OFDM распределения ресурсов PRS равен 3 (на основе 0).

Эти свойства nrPRSConfig объект управляет выделением частотной области ресурса PRS на уровне RB.

Фиг.7 иллюстрирует распределение ресурсов PRS и несущей в частотной области.

Эти свойства nrPRSConfig объект управляет распределением ресурса PRS в частотной области на уровне детализации RE.

Рассмотрим количество символов OFDM, выделенных для ресурса PRS, как 6, начальный символ OFDM распределения ресурсов PRS как 3 (на основе 0), размер гребенки PRS как 4 и смещение RE в первом символе OFDM как 2 (на основе 0). Для размера 4 гребенки PRS относительные смещения RE следующих символов PRS OFDM вычисляются на основе строки 2 из таблицы на фиг.8.

Для указанной конфигурации номера символов OFDM в пределах распределения ресурсов PRS являются $\mathit{}{\mathit{}}_{\mathrm{}}^{\mathrm{l-lstartPRS}}\mathrm{=}0,\mathrm{.}$.., 5 (на основе 0).

Из таблицы на фиг.8 относительные смещения RE (${\mathit{k}}^{}$′) в символах PRS OFDM равны [0 2 1 3 0 2]. Стрелки на рис. 9 выделяют эти относительные смещения. На рисунке показан один PRB в одном слоте для выделения шаблона уровня RE.

Эффективные смещения RE (второй член $\mathit{}$вычисления k, как определено в TS 38,211 Section 7,4,1,7,3 [2]) в символах PRS OFDM являются $\mathrm{mod}{\mathit{(}}_{\mathrm{}}^{\mathrm{}}koffsetPRS{\mathit{}}^{+}{\mathit{k}}_{\mathrm{\prime ,}}^{\mathrm{}}\mathrm{KcombPRS})\mathrm{=}\mathrm{}\mathrm{mod}\mathrm{(}\text{[}\mathrm{}\mathrm{}\mathrm{}\mathrm{}\text{2 4 3 5 2 4}\mathrm{]}\text{,}\mathrm{}\text{4}\mathrm{)}\mathrm{=}\mathrm{[}$2 0 3 1 2 0] (на основе 0).

Сконфигурируйте RE и назначение уровня символов PRS. Для наблюдения за шаблоном частотной области на уровне RE этот код использует один PRB в одном слоте.

carrier.NSizeGrid = 1;
prs = nrPRSConfig;
prs.NumPRSSymbols = 6;
prs.SymbolStart = 3;
prs.NumRB = 1;
prs.RBOffset = 0;
prs.CombSize = 4;
prs.REOffset = 2;
numSlots = 1;                                      % Consider one slot to highlight the RE pattern in the MATLAB plot
plotTitle = 'PRS Resource Elements Configuration';
plotGrid(carrier,prs,numSlots,'REFill',plotTitle); % OFDM symbol and subcarrier numbers in the MATLAB plot are 1-based
grid on;
grid minor;

Идентификатор последовательности PRS

NPRSID имущества nrPRSConfig используется при инициализации псевдослучайной двоичной последовательности для генерации символов PRS, как определено в TS 38.211 раздел 7.4.1.7.2 [2].

Резюме и дальнейшие исследования

В примере показано, как сконфигурировать частотно-временные аспекты PRS и как различные конфигурации набора ресурсов PRS влияют на частотно-временную структуру PRS.

Сконфигурируйте несколько ресурсов PRS с различными аспектами распределения времени и частоты и аспектами конфигурирования слотов, а затем просмотрите изменения в распределении слотов и позициях RE. Попробуйте использовать различные конфигурации приглушения (различные комбинации опций бита приглушения 1 и 2), а затем просмотрите изменения в сетке.

Ссылки

Локальные функции

В этом примере эти локальные функции используются для построения графика частотно-временных аспектов всех ресурсов PRS, сконфигурированных в наборе ресурсов PRS.

function plotGrid(carrier,prs,numSlots,flag,imTitle)
%   plotGrid(CARRIER,PRS,NUMSLOTS,FLAG,IMTITLE) plots the carrier grid by
%   considering these inputs:
%
%   CARRIER  - Carrier specific configuration object
%   PRS      - Positioning reference signal configuration object
%   NUMSLOTS - Number of slots over which the function plots the
%              carrier grid
%   FLAG     - Flag to consider the plot style, specified as
%              'SlotFill' or 'REFill'. The 'SlotFill' option highlights the
%              slots in which the PRS is present. The 'REFill' option
%              highlights the REs in which the PRS is present.
%   IMTITLE  - Title for the plot

    [transmittedSlots,mutedSlots] = getTransmittedAndMutedSlots(carrier,prs,numSlots); % Of size numSlots-by-numRes
    numRes = size(transmittedSlots,2);
    rng(37);                  % Set RNG state for repeatability
    tempColors = reshape(rand((numRes-2)*3,1),[],3);
    map = [1 1 1;...          % White color
           0 0 0.6667;...     % Blue color
           1 0 0;...          % Red color
           tempColors];
    resScalings = 1:numRes+1; % 1 for white color, 2 for blue color, and 3 for red color, and so on
    prsREGrid = zeros(carrier.NSizeGrid*12,carrier.SymbolsPerSlot*numSlots);
    prsSlotGrid = resScalings(1)*ones(carrier.NSizeGrid*12,numSlots);                  % For white background

    figure();
    % Plot PRS slot grid
    image(abs(prsSlotGrid));

    % Apply colormap to image
    colormap(map);

    for slotIdx = 0:numSlots-1
        if strcmpi(flag,'REFill')
            carrier.NSlot = slotIdx;
            ind = nrPRSIndices(carrier,prs,'OutputResourceFormat','cell');
            sym = nrPRS(carrier,prs,'OutputResourceFormat','cell');
            slotGrid = nrResourceGrid(carrier);
            for resIdx = 1:numel(ind)
                slotGrid(ind{resIdx}) = resScalings(resIdx+1)*abs(sym{resIdx});
            end
            prsREGrid(:,(1:carrier.SymbolsPerSlot)+carrier.SymbolsPerSlot*slotIdx) = slotGrid;

            % Replace all zero values of carrier grid with proper scaling
            % for white background
            prsREGrid(prsREGrid == 0) = resScalings(1);

            % Plot carrier grid
            image(abs(prsREGrid));
            axis xy;

            % Apply colormap to image
            colormap(map);

            % Add labels to x-axis and y-axis
            xlabel('OFDM Symbols');
            ylabel('Subcarriers');

            % Generate lines
            L = line(ones(numRes),ones(numRes),'LineWidth',8);
            % Index color map and associate selected colors with lines
            set(L,{'color'},mat2cell(map(resScalings(2:end),:),ones(1,numRes),3));
            % Create legend
            legendNames = cell(1,numRes);
            for resIdx = 1:numRes
                legendNames{resIdx} = ['PRS resource #' num2str(resIdx)];
            end
            legend(legendNames{:});
        else % 'SlotFill'
            axis xy;
            hold on;
            for resIdx = 1:numRes
                ismuted = mutedSlots(slotIdx+1,resIdx);
                isTransmitted = transmittedSlots(slotIdx+1,resIdx);
                temp = [slotIdx+1 slotIdx+1];
                color = map(resIdx+1,:);
                if isTransmitted
                    hT(resIdx) = patch([temp(1)-0.5 temp(1)-0.5 temp(end)+0.5 temp(end)+0.5],[1 624 624 1],...
                        color,'LineStyle','none'); %#ok<AGROW>
                end
                if ismuted
                    hM(resIdx) = patch([temp(1)-0.5 temp(1)-0.5 temp(end)+0.5 temp(end)+0.5],[1 624 624 1],...
                        color,'LineStyle','none','FaceAlpha',0.5); %#ok<AGROW>
                end
            end
        end
    end

    % Add title to image
    title(imTitle);
    if strcmpi(flag,'SlotFill')
        % Add labels to x-axis and y-axis
        xlabel('Slots');
        ylabel('Subcarriers');

        % Create legend
        legendNames = cell(1,numRes);
        legendNamesTxRes = cell(1,numRes);
        legendNamesMutedRes = cell(1,numRes);
        for resIdx = 1:numRes
            legendNames{resIdx} = ['PRS resource #' num2str(resIdx)];
            legendNamesTxRes{resIdx} = ['Transmitted instance of PRS resource #' num2str(resIdx)];
            legendNamesMutedRes{resIdx} = ['Muted instance of PRS resource #' num2str(resIdx)];
        end
        if sum(mutedSlots(:)) > 0
            legend([hT hM],[legendNamesTxRes legendNamesMutedRes]);
        else
            legend(hT,legendNames);
        end
    end
end

function [transmittedSlots,mutedSlots] = getTransmittedAndMutedSlots(carrier,prs,numSlots)
%   [TRANSMITTEDSLOTS,MUTEDSLOTS] = getTransmittedAndMutedSlots(CARRIER,PRS,NUMSLOTS)
%   returns logical arrays to give information about transmitted slots
%   TRANSMITTEDSLOTS and muted slots MUTEDSLOTS for all PRS resources by
%   considering these inputs:
%
%   CARRIER  - Carrier specific configuration object
%   PRS      - Positioning reference signal configuration object
%   NUMSLOTS - Number of slots for which the output is returned

    % Take copy of input PRS configuration to retain input muting
    % configuration unchanged for further processing
    prs1 = prs;

    % Extract PRS configuration without considering muting aspects
    prs1.MutingPattern1 = [];
    prs1.MutingBitRepetition = 2;
    prs1.MutingPattern2 = [];
    numResOffVal = numel(prs1.PRSResourceOffset);
    numSymStartVal = numel(prs1.SymbolStart);
    numPRSSymVal = numel(prs1.NumPRSSymbols);
    numREOffVal = numel(prs1.REOffset);
    numNPRSIDVal = numel(prs1.NPRSID);

    % Calculate the number of PRS resources configured in a PRS
    % resource set
    numRes = max([numResOffVal, numSymStartVal, numPRSSymVal, ...
        numREOffVal, numNPRSIDVal]);
    PRSPresenceWithOutMuting = zeros(numSlots,numRes);
    for slotIdx = 0:numSlots-1
        carrier.NSlot = slotIdx;
        [~,PRSPresence] = nr5g.internal.validateAndSchedulePRS(carrier,prs1);
        PRSPresenceWithOutMuting(slotIdx+1,:) = PRSPresence;
    end

    % Consider PRS configuration with muting aspects
    prs1.MutingPattern1 = prs.MutingPattern1;
    prs1.MutingBitRepetition = prs.MutingBitRepetition;
    prs1.MutingPattern2 = prs.MutingPattern2;
    PRSPresenceWithMuting = zeros(numSlots,numRes);
    for slotIdx = 0:numSlots-1
        carrier.NSlot = slotIdx;
        [~,PRSPresence] = nr5g.internal.validateAndSchedulePRS(carrier,prs1);
        PRSPresenceWithMuting(slotIdx+1,:) = PRSPresence;
    end

    % Identify transmitted and muted slots based on PRS scheduling
    transmittedSlots = PRSPresenceWithMuting;                                 % Of size numSlots-by-numRes
    mutedSlots = PRSPresenceWithOutMuting ~= PRSPresenceWithMuting;           % Of size numSlots-by-numRes
end