В этом примере показано, как использовать 5G Toolbox™ для синхронизации, демодуляции и декодирования активного сигнала gNireB. Пример декодирует главный информационный блок (MIB) и первый из блоков системной информации (SIB1). Декодирование MIB и SIB1 требует комплексного приемника, способного демодулировать и декодировать большинство каналов и сигналов нисходящей линии связи.
Прежде чем пользовательское оборудование (UE) сможет взаимодействовать с сетью, оно должно выполнить процедуры поиска и выбора соты и получить исходную системную информацию. Первыми шагами в этом процессе являются получение кадровой синхронизации, поиск идентификатора соты и декодирование MIB и SIB1. В этом примере показано, как выполнить эти шаги с помощью 5G Toolbox.
Можно использовать этот пример с захваченной формой сигнала I/Q выборок или сгенерировать локальную форму сигнала, содержащую пакет сигнала синхронизации (SS) и SIB1 с помощью nrWaveformGenerator. Для локально генерируемых сигналов в примере выполняются следующие шаги:
Генерация формы сигнала: Конфигурирование и генерация пакета сигнала синхронизации, несущего SIB1 MIB, CORESET0, PDCCH и PDSCH, с использованием генератора формы сигнала нисходящей линии связи из 5G Toolbox. Передатчик может увеличить SNR одного блока SS, но не выполняет формирование диаграммы направленности. Для получения дополнительной информации о формировании луча SSB см. NR SSB Beam Sweaging.
AWGN: Применение аддитивного белого гауссова шума (AWGN) к форме сигнала.
Приемник: Примените различные процессы синхронизации и демодуляции к принятой форме сигнала, чтобы установить номер системного кадра, идентификатор соты и SSB, и декодировать MIB. Они обеспечивают информацию, необходимую для слепого декодирования управляющей информации нисходящей линии связи (DCI) в PDCCH. Приемник использует DCI для конфигурирования демодулятора PDSCH, декодирования DL-SCH и окончательного восстановления SIB1.
На этих фигурах показаны этапы обработки внутри приемника.


Для синхронизации и демодуляции принятого сигнала необходима следующая информация:
Частота дискретизации сигнала для демодуляции принятого сигнала.
Центральная частота несущей для применения фазовой компенсации символа к принятой форме сигнала.
Минимальная полоса пропускания канала для определения CORESET0 частотных ресурсов. TS 38.101-1 Таблица 5.3.5-1 [1] описывает полосы пропускания каналов для каждого диапазона NR.
Шаблон блока SS (случай A... E) для определения интервала между поднесущими блоков SS/PBCH. UE выполняет поиск шаблонов блоков SS на основе рабочего диапазона NR. Для получения дополнительной информации см. TS 38.104 Таблицы 5.4.3.3-1 и 5.4.3.3-2 [2].
Количество блоков SS/PBCH в пакете
() для вычисления параметров последовательностей PBCH DM-RS и дескремблирования PBCH. Эти параметры зависят от индекса блока SS/PBCH, как описано в TS 38.211 разделы 7.3.3.1 и 7.4.1.4.1 [3]. TS 38.213 Раздел 4.1 [5] описывает набор блоков SS/PBCH в пакете в каждом случае. UE знает значение на
основе шаблона блока SS и рабочего диапазона NR.
loadFromFile = 0; % Set to 1 to load a captured waveform if loadFromFile % Load captured waveform rx = load('capturedWaveformSIB1.mat'); rxWaveform = rx.waveform; % Configure receiver sample rate (samples/second) rxSampleRate = rx.sampleRate; % Symbol phase compensation frequency. Specify the carrier center % frequency or set to 0 to disable symbol phase compensation fPhaseComp = rx.fPhaseComp; % Carrier center frequency (Hz) % Set the minimum channel bandwidth for the NR band required to % configure CORESET0 in FR1 (See TS 38.101-1 Table 5.3.5-1) minChannelBW = rx.minChannelBW; % 5, 10, 40 MHz % Configure necessary burst parameters at the receiver. The SSB pattern % can be 'Case A','Case B','Case C' for FR1 or 'Case D','Case E' for % FR2. The maximum number of blocks L_max can be 4 or 8 for FR1 and 64 % for FR2. refBurst.BlockPattern = rx.ssbBlockPattern; refBurst.L_max = rx.L_max; else % Generate waveform containing SS burst and SIB1 % Configure the cell identity config = struct(); config.NCellID = 102; % Configure an SS burst config.BlockPattern = 'Case B'; % FR1: 'Case A','Case B','Case C'. FR2: 'Case D','Case E' config.TransmittedBlocks = ones(1,8); % Bitmap of SS blocks transmitted config.SubcarrierSpacingCommon = 15; % SIB1 subcarrier spacing in kHz (15 or 30 for FR1. 60 or 120 for FR2) config.EnableSIB1 = 1; % Set to 0 to disable SIB1 % Set the minimum channel bandwidth for the NR band required to % configure CORESET0 in FR1 (See TS 38.101-1 Table 5.3.5-1) config.MinChannelBW = 5; % 5, 10, 40 MHz % Configure and generate a waveform containing an SS burst and SIB1 wavegenConfig = hSIB1WaveformConfiguration(config); [txWaveform,waveInfo] = nrWaveformGenerator(wavegenConfig); txOfdmInfo = waveInfo.ResourceGrids(1).Info; % Introduce a beamforming gain by boosting the SNR of one SSB and % associated SIB1 PDCCH and PDSCH ssbIdx = 0; % Index of the SSB to boost (0-based) boost = 6; % SNR boost in dB txWaveform = hSIB1Boost(txWaveform,wavegenConfig,waveInfo,ssbIdx,boost); % Add white Gaussian noise to the waveform rng('default'); % Reset the random number generator SNRdB = 20; % SNR for AWGN rxWaveform = awgn(txWaveform,SNRdB-boost,-10*log10(double(txOfdmInfo.Nfft))); % Configure receiver % Sample rate rxSampleRate = txOfdmInfo.SampleRate; % Symbol phase compensation frequency (Hz). The function % nrWaveformGenerator does not apply symbol phase compensation to the % generated waveform. fPhaseComp = 0; % Carrier center frequency (Hz) % Minimum channel bandwidth (MHz) minChannelBW = config.MinChannelBW; % Configure necessary burst parameters at the receiver refBurst.BlockPattern = config.BlockPattern; refBurst.L_max = numel(config.TransmittedBlocks); end % Get OFDM information from configured burst and receiver parameters nrbSSB = 20; scsSSB = hSSBurstSubcarrierSpacing(refBurst.BlockPattern); rxOfdmInfo = nrOFDMInfo(nrbSSB,scsSSB,'SampleRate',rxSampleRate); % Display spectrogram of received waveform figure; nfft = rxOfdmInfo.Nfft; spectrogram(rxWaveform(:,1),ones(nfft,1),0,nfft,'centered',rxSampleRate,'yaxis','MinThreshold',-130); title('Spectrogram of the Received Waveform')

Приемник выполняет поиск PSS и оценку грубого сдвига частоты следующим образом:
Сдвиг частоты принятого сигнала с возможным сдвигом частоты. Возможные смещения разнесены на половину поднесущей. Использовать searchBW для управления полосой частот поиска со смещением частоты.
Коррелировать сдвинутый по частоте принятый сигнал с каждой из трех возможных последовательностей PSS (NID2) и извлекать самый сильный пик корреляции. Опорные последовательности PSS центрированы по частоте. Поэтому самый сильный пик корреляции обеспечивает меру грубого сдвига частоты относительно центральной частоты несущей. Пик также указывает, какая из трех PSS (NID2) была обнаружена в принятой форме сигнала, и момент времени наилучшего состояния канала.
Оценить частотные смещения ниже половины поднесущей путем корреляции циклического префикса каждого символа OFDM в SSB с соответствующими полезными частями символов OFDM. Фаза этой корреляции пропорциональна сдвигу частоты в форме сигнала.
disp(' -- Frequency correction and timing estimation --') % Specify the frequency offset search bandwidth in kHz searchBW = 6*scsSSB; [rxWaveform,freqOffset,NID2] = hSSBurstFrequencyCorrect(rxWaveform,refBurst.BlockPattern,rxSampleRate,searchBW); disp([' Frequency offset: ' num2str(freqOffset,'%.0f') ' Hz'])
-- Frequency correction and timing estimation -- Frequency offset: 65 Hz

Приемник оценивает временной сдвиг до самого сильного блока SS, используя опорную последовательность PSS, обнаруженную в процессе поиска частоты. После коррекции смещения частоты приемник может предположить, что центральные частоты опорной PSS и принятый сигнал выровнены. Наконец, приемник OFDM демодулирует синхронизированную форму сигнала и извлекает блок SS.
% Create a reference grid for timing estimation using detected PSS. The PSS % is placed in the second OFDM symbol of the reference grid to avoid the % special CP length of the first OFDM symbol. refGrid = zeros([nrbSSB*12 2]); refGrid(nrPSSIndices,2) = nrPSS(NID2); % Second OFDM symbol for correct CP length % Timing estimation. This is the timing offset to the OFDM symbol prior to % the detected SSB due to the content of the reference grid nSlot = 0; timingOffset = nrTimingEstimate(rxWaveform,nrbSSB,scsSSB,nSlot,refGrid,'SampleRate',rxSampleRate); % Synchronization, OFDM demodulation, and extraction of strongest SS block rxGrid = nrOFDMDemodulate(rxWaveform(1+timingOffset:end,:),nrbSSB,scsSSB,nSlot,'SampleRate',rxSampleRate); rxGrid = rxGrid(:,2:5,:); % Display the timing offset in samples. As the symbol lengths are measured % in FFT samples, scale the symbol lengths to account for the receiver % sample rate. srRatio = rxSampleRate/(scsSSB*1e3*rxOfdmInfo.Nfft); firstSymbolLength = rxOfdmInfo.SymbolLengths(1)*srRatio; str = sprintf(' Time offset to synchronization block: %%.0f samples (%%.%.0ff ms) \n',floor(log10(rxSampleRate))-3); fprintf(str,timingOffset+firstSymbolLength,(timingOffset+firstSymbolLength)/rxSampleRate*1e3);
Time offset to synchronization block: 2200 samples (0.1432 ms)
Приемник извлекает элементы ресурсов, связанные с SSS, из принятой сетки и коррелирует их с каждой возможной последовательностью SSS, сгенерированной локально. Индексы наиболее сильных последовательностей PSS и SSS, объединенные, дают идентичность ячейки физического уровня, которая требуется для обработки PBCH DM-RS и PBCH.
% Extract the received SSS symbols from the SS/PBCH block sssIndices = nrSSSIndices; sssRx = nrExtractResources(sssIndices,rxGrid); % Correlate received SSS symbols with each possible SSS sequence sssEst = zeros(1,336); for NID1 = 0:335 ncellid = (3*NID1) + NID2; sssRef = nrSSS(ncellid); sssEst(NID1+1) = sum(abs(mean(sssRx .* conj(sssRef),1)).^2); end % Plot SSS correlations figure; stem(0:335,sssEst,'o'); title('SSS Correlations (Frequency Domain)'); xlabel('$N_{ID}^{(1)}$','Interpreter','latex'); ylabel('Magnitude'); axis([-1 336 0 max(sssEst)*1.1]); % Determine NID1 by finding the strongest correlation NID1 = find(sssEst==max(sssEst)) - 1; % Plot selected NID1 hold on; plot(NID1,max(sssEst),'kx','LineWidth',2,'MarkerSize',8); legend(["correlations" "$N_{ID}^{(1)}$ = " + num2str(NID1)],'Interpreter','latex'); % Form overall cell identity from estimated NID1 and NID2 ncellid = (3*NID1) + NID2; disp([' Cell identity: ' num2str(ncellid)])
Cell identity: 102

В процессе, аналогичном поиску SSS, приемник конструирует каждую возможную последовательность PBCH DM-RS и выполняет оценку канала и шума. Индекс PBCH DM-RS с наилучшим SNR определяет LSB индекса блока SS/PBCH, необходимого для инициализации скремблирования PBCH.
% Calculate PBCH DM-RS indices dmrsIndices = nrPBCHDMRSIndices(ncellid); % Perform channel estimation using DM-RS symbols for each possible DM-RS % sequence and estimate the SNR dmrsEst = zeros(1,8); for ibar_SSB = 0:7 refGrid = zeros([240 4]); refGrid(dmrsIndices) = nrPBCHDMRS(ncellid,ibar_SSB); [hest,nest] = nrChannelEstimate(rxGrid,refGrid,'AveragingWindow',[0 1]); dmrsEst(ibar_SSB+1) = 10*log10(mean(abs(hest(:).^2)) / nest); end % Plot PBCH DM-RS SNRs figure; stem(0:7,dmrsEst,'o'); title('PBCH DM-RS SNR Estimates'); xlabel('$\overline{i}_{SSB}$','Interpreter','latex'); xticks(0:7); ylabel('Estimated SNR (dB)'); axis([-1 8 min(dmrsEst)-1 max(dmrsEst)+1]); % Record ibar_SSB for the highest SNR ibar_SSB = find(dmrsEst==max(dmrsEst)) - 1; % Plot selected ibar_SSB hold on; plot(ibar_SSB,max(dmrsEst),'kx','LineWidth',2,'MarkerSize',8); legend(["SNRs" "$\overline{i}_{SSB}$ = " + num2str(ibar_SSB)],'Interpreter','latex');

Приемник оценивает канал для всего блока SS/PBCH, используя SSS и PBCH DM-RS, обнаруженные на предыдущих этапах. Также выполняется оценка аддитивного шума на PBCH DM-RS/SSS.
refGrid = zeros([nrbSSB*12 4]);
refGrid(dmrsIndices) = nrPBCHDMRS(ncellid,ibar_SSB);
refGrid(sssIndices) = nrSSS(ncellid);
[hest,nest,hestInfo] = nrChannelEstimate(rxGrid,refGrid,'AveragingWindow',[0 1]);
Приемник использует идентификатор ячейки для определения и извлечения элементов ресурсов, связанных с PBCH, из принятой сетки. Кроме того, приемник использует оценки канала и шума для выполнения выравнивания MMSE. Затем выравниваемые символы PBCH демодулируются и дескремблируются для получения оценок битов для кодированного блока BCH.
disp(' -- PBCH demodulation and BCH decoding -- ') % Extract the received PBCH symbols from the SS/PBCH block [pbchIndices,pbchIndicesInfo] = nrPBCHIndices(ncellid); pbchRx = nrExtractResources(pbchIndices,rxGrid); % Configure 'v' for PBCH scrambling according to TS 38.211 Section 7.3.3.1 % 'v' is also the 2 LSBs of the SS/PBCH block index for L_max=4, or the 3 % LSBs for L_max=8 or 64. if refBurst.L_max == 4 v = mod(ibar_SSB,4); else v = ibar_SSB; end ssbIndex = v; % PBCH equalization and CSI calculation pbchHest = nrExtractResources(pbchIndices,hest); [pbchEq,csi] = nrEqualizeMMSE(pbchRx,pbchHest,nest); Qm = pbchIndicesInfo.G / pbchIndicesInfo.Gd; csi = repmat(csi.',Qm,1); csi = reshape(csi,[],1); % Plot received PBCH constellation after equalization figure; plot(pbchEq,'o'); xlabel('In-Phase'); ylabel('Quadrature') title('Equalized PBCH Constellation'); m = max(abs([real(pbchEq(:)); imag(pbchEq(:))])) * 1.1; axis([-m m -m m]); % PBCH demodulation pbchBits = nrPBCHDecode(pbchEq,ncellid,v,nest); % Calculate RMS PBCH EVM pbchRef = nrPBCH(pbchBits<0,ncellid,v); evm = comm.EVM; pbchEVMrms = evm(pbchRef,pbchEq); % Display calculated EVM disp([' PBCH RMS EVM: ' num2str(pbchEVMrms,'%0.3f') '%']);
-- PBCH demodulation and BCH decoding -- PBCH RMS EVM: 8.687%

Приемник взвешивает оценки битов BCH с помощью информации о состоянии канала (CSI) из корректора MMSE и декодирует BCH. Декодирование ВСН состоит из восстановления скорости, полярного декодирования, декодирования ЦИК, дескремблирования и отделения 24 битов транспортного блока ВСН от 8 дополнительных битов полезной нагрузки, связанных с синхронизацией.
% Apply CSI pbchBits = pbchBits .* csi; % Perform BCH decoding including rate recovery, polar decoding, and CRC % decoding. PBCH descrambling and separation of the BCH transport block % bits 'trblk' from 8 additional payload bits A...A+7 is also performed: % A ... A+3: 4 LSBs of System Frame Number % A+4: half frame number % A+5 ... A+7: for L_max=64, 3 MSBs of the SS/PBCH block index % for L_max=4 or 8, A+5 is the MSB of subcarrier offset k_SSB polarListLength = 8; [~,crcBCH,trblk,sfn4lsb,nHalfFrame,msbidxoffset] = ... nrBCHDecode(pbchBits,polarListLength,refBurst.L_max,ncellid); % Display the BCH CRC disp([' BCH CRC: ' num2str(crcBCH)]); % Stop processing MIB and SIB1 if BCH was received with errors if crcBCH disp(' BCH CRC is not zero.'); return end % Use 'msbidxoffset' value to set bits of 'k_SSB' or 'ssbIndex', depending % on the number of SS/PBCH blocks in the burst if (refBurst.L_max==64) ssbIndex = ssbIndex + (bi2de(msbidxoffset.','left-msb') * 8); k_SSB = 0; else k_SSB = msbidxoffset * 16; end % Displaying the SSB index disp([' SSB index: ' num2str(ssbIndex)]);
BCH CRC: 0 SSB index: 0
Пример анализирует 24 декодированных бита транспортного блока BCH в структуру, которая представляет поля сообщения MIB. Этот процесс включает в себя восстановление 10-разрядного номера системного кадра (SFN). NFrame из 6 MSB в MIB и 4 LSB в битах полезной нагрузки PBCH. Он также включает в себя MSB смещения поднесущей. k_SSB из битов полезной нагрузки PBCH в случае L_max=4 или 8 блоков SS/PBCH на пакет.
% Create set of subcarrier spacings signaled by the 7th bit of the decoded % MIB, the set is different for FR1 (L_max=4 or 8) and FR2 (L_max=64) if (refBurst.L_max==64) commonSCSs = [60 120]; else commonSCSs = [15 30]; end % Create a structure of MIB fields from the decoded MIB bits. The BCH % transport block 'trblk' is the RRC message BCCH-BCH-Message, consisting % of a leading 0 bit then 23 bits corresponding to the MIB mib.NFrame = bi2de([trblk(2:7); sfn4lsb] .','left-msb'); mib.SubcarrierSpacingCommon = commonSCSs(trblk(8) + 1); mib.k_SSB = k_SSB + bi2de(trblk(9:12).','left-msb'); mib.DMRSTypeAPosition = 2 + trblk(13); mib.PDCCHConfigSIB1 = bi2de(trblk(14:21).','left-msb'); mib.CellBarred = trblk(22); mib.IntraFreqReselection = trblk(23); % Display the MIB structure disp(' BCH/MIB Content:') disp(mib); % Check if a CORESET for Type0-PDCCH common search space (CSS) is present, % according to TS 38.213 Section 4.1 if ~isCORESET0Present(refBurst.BlockPattern,mib.k_SSB) fprintf('CORESET0 is not present (k_SSB > k_SSB_max).\n'); return end
BCH/MIB Content:
NFrame: 0
SubcarrierSpacingCommon: 15
k_SSB: 0
DMRSTypeAPosition: 3
PDCCHConfigSIB1: 4
CellBarred: 0
IntraFreqReselection: 0
Как только MIB восстановлена, приемник использует общий интервал между поднесущими и поддерживающую полосу пропускания CORESET0, чтобы OFDM демодулировать кадр, содержащий обнаруженный блок SS. Приемник определяет CORESET0 частотные ресурсы в общей нумерации посредством смещения от местоположения обнаруженного SSB и полосы пропускания, указанной в таблицах TS 38,213 Section 13 Tables 13-1 - 13-10 [5]. Процесс коррекции частоты выравнивает центр сетки ресурсов OFDM с центральной частотой пакета SS. Однако эти центры не обязательно выравниваются с центральной частотой CORESET0. На этом рисунке показана взаимосвязь между SSB, CORESET0 частотными ресурсами и соответствующими случаями мониторинга PDCCH.

В отличие от пакета SS каналы управления и передачи данных должны быть выровнены по частоте с их растром общего блока ресурсов (CRB). Значение KSSB в MIB сигнализирует о сдвиге частоты SSB от этого растра CRB. Поскольку процесс коррекции частоты центрировал SSB в частоте, примените сдвиг частоты, определенный k_SSB для выравнивания каналов данных и управления с их CRB перед демодуляцией OFDM
if (refBurst.L_max==64) scsKSSB = mib.SubcarrierSpacingCommon; else scsKSSB = 15; end k_SSB = mib.k_SSB; kFreqShift = k_SSB*scsKSSB*1e3; rxWaveform = rxWaveform.*exp(1i*2*pi*kFreqShift*(0:length(rxWaveform)-1)'/rxSampleRate); % Adjust timing offset to the frame origin frameOffset = hTimingOffsetToFrame(refBurst,timingOffset,ssbIndex,rxSampleRate); % If the frame offset is negative, the frame of interest is incomplete. Add % leading zeros to the waveform to align the wavefom to the frame if frameOffset < 0 rxWaveform = [zeros(-frameOffset,size(rxWaveform,2));rxWaveform]; else rxWaveform = rxWaveform(1+frameOffset:end,:); end % Determine the OFDM demodulation bandwidth using CORESET0 bandwidth msbIdx = floor(mib.PDCCHConfigSIB1/16); % 4 MSB of PDCCHConfigSIB1 in MIB scsCommon = mib.SubcarrierSpacingCommon; scsPair = [scsSSB scsCommon]; [csetNRB,~,csetFreqOffset] = hCORESET0Resources(msbIdx,scsPair,minChannelBW,k_SSB); % Minimum bandwidth in RB that includes CORESET0 in received waveform. c0 = csetFreqOffset+10*scsSSB/scsCommon; % CORESET frequency offset from carrier center nrb = 2*max(c0,csetNRB-c0); % Minimum number of RB to cover CORESET0 if rxSampleRate < nrb*12*scsCommon*1e3 disp(['SIB1 recovery cannot continue. CORESET0 resources are beyond '... 'the frequency limits of the received waveform for the sampling rate configured.']); return; end % OFDM demodulate received waveform with common subcarrier spacing nSlot = 0; rxGrid = nrOFDMDemodulate(rxWaveform, nrb, scsCommon, nSlot,... 'SampleRate',rxSampleRate,'CarrierFrequency',fPhaseComp); % Display OFDM resource grid and highlight strongest SS block figure; imagesc(abs(rxGrid(:,:,1))); axis xy xlabel('OFDM symbol'); ylabel('Subcarrier'); numFrames = floor(length(rxWaveform)/rxSampleRate/10e-3); sfns = sprintf('(%d...%d)',mib.NFrame, mib.NFrame+numFrames-1); title(['Received Resource Grid. System Frame Number: ' sfns]); highlightSSBlock(refBurst,ssbIndex,nrb,scsPair,kFreqShift)

Для слепого поиска системных информационных сообщений DCI в CORESET/SS приемник выполняет следующие действия:
Определение случаев мониторинга PDCCH и извлечение сетки ресурсов OFDM, содержащей управляющую информацию.
Конфигурация CORESET0, пространств поиска и PDCCH.
Слепой поиск сообщений Format 1_0 DCI.
Приемник определяет случаи мониторинга PDCCH через интервал времени и смещение символа OFDM от местоположения обнаруженного блока SS, как описано в таблицах TS 38.213 13-11 и 13-12 [5].
msbIdx = floor(mib.PDCCHConfigSIB1/16); % 4 MSB of PDCCHConfigSIB1 in MIB index Tables 13-1 to 13-10. [csetNRB,csetDuration,csetOffset,csetPattern] = hCORESET0Resources(msbIdx,scsPair,minChannelBW,k_SSB); lsbIdx = mod(mib.PDCCHConfigSIB1,16); [ssSlot,ssFirstSym,isOccasion] = hPDCCH0MonitoringOccasions(lsbIdx,ssbIndex,scsPair,csetPattern,csetDuration,mib.NFrame); % PDCCH monitoring occasions associated to different SS blocks can be in % different frames. If there are no monitoring occasions in this frame, % there must be one in the next one. slotsPerFrame = 10*scsCommon/15; if ~isOccasion [ssSlot,ssFirstSym,isOccasion] = hPDCCH0MonitoringOccasions(lsbIdx,ssbIndex,scsPair,csetPattern,csetDuration,mib.NFrame+1); ssSlot = ssSlot+slotsPerFrame; end % For FR1, UE monitors PDCCH in the Type0-PDCCH CSS over two consecutive % slots for CORESET pattern 1 if csetPattern == 1 monSlotsPerPeriod = 2; else monSlotsPerPeriod = 1; end % Calculate 1-based subscripts of the subcarriers and OFDM symbols for the % slots containing the PDCCH0 associated to the detected SS block in this % and subsequent 2-frame blocks csetSubcarriers = 12*(nrb-20*scsSSB/scsCommon)/2 - csetOffset*12 + (1:csetNRB*12); numRxSym = size(rxGrid,2); symbolsPerSlot = 14; numRxSlots = ceil(numRxSym/symbolsPerSlot); monSlots = ssSlot + (0:monSlotsPerPeriod-1)' + (0:2*slotsPerFrame:(numRxSlots-ssSlot-1)); monSlots = monSlots(:)'; monSymbols = monSlots*symbolsPerSlot + (1:symbolsPerSlot)'; monSymbols = monSymbols(:)'; % Remove monitoring symbols exceeding waveform limits monSymbols(monSymbols > numRxSym) = []; % Check if search space is beyond end of waveform if isempty(monSymbols) disp('Search space slot is beyond end of waveform.'); return; end % Extract slots containing strongest PDCCH from the received grid rxMonSlotGrid = rxGrid(csetSubcarriers,monSymbols,:);
Сконфигурируйте CORESET, пространство поиска и другие параметры PDCCH. Ресурсы CORESET и пространства поиска конфигурируются в соответствии с TS 38.213 Раздел 13 Таблицы 13-1 - 13-15 [5]. Параметры чередующегося отображения CCE-REG (REGBundleSize = 6, InterleaverSize = 2 и SheyIndex = NCellID) описаны в TS 38.211 Раздел 7.3.2.2 [3]. Для CORESET 0 BWP является размером CORESET, как описано в TS 38.212 Раздел 7.3.1.0 [4]. Параметры скремблирования PDCCH: nRNTI = 0 и nID = NCellID, как описано в TS 38.211, раздел 7.3.2.3 [3].
pdcch = hPDCCH0Configuration(ssbIndex,mib,scsPair,ncellid,minChannelBW);
% Configure the carrier to span the BWP (CORESET0)
c0Carrier = nrCarrierConfig;
c0Carrier.SubcarrierSpacing = mib.SubcarrierSpacingCommon;
c0Carrier.NStartGrid = pdcch.NStartBWP;
c0Carrier.NSizeGrid = pdcch.NSizeBWP;
c0Carrier.NSlot = pdcch.SearchSpace.SlotPeriodAndOffset(2);
c0Carrier.NFrame = mib.NFrame;
c0Carrier.NCellID = ncellid;
Поиск сообщений DCI. UE декодирует принятые символы PDCCH вслепую путем мониторинга всех кандидатов PDCCH для каждого уровня агрегации с использованием SI-RNTI для идентификации правильного кандидата (или экземпляра).
% Specify DCI message with Format 1_0 scrambled with SI-RNTI (TS 38.212 % Section 7.3.1.2.1) dcispec1_0 = hSystemInformationDCIFieldsSize(pdcch.NSizeBWP); numDCIBits = sum(structfun(@(x)x,dcispec1_0)); disp(' -- Downlink control information message search in PDCCH -- '); siRNTI = 65535; % TS 38.321 Table 7.1-1 dciCRC = true; mSlot = 0; % Loop over all monitoring slots while (mSlot < length(monSlots)) && dciCRC ~= 0 c0Carrier.NSlot = monSlots(mSlot+1); if monSlotsPerPeriod==2 if mod(mSlot,2) pdcch.SearchSpace.SlotPeriodAndOffset(2) = monSlots(2); else pdcch.SearchSpace.SlotPeriodAndOffset(2) = monSlots(1); end end % Get PDCCH candidates according to TS 38.213 Section 10.1 [pdcchInd,pdcchDmrsSym,pdcchDmrsInd] = nrPDCCHSpace(c0Carrier,pdcch); rxSlotGrid = rxMonSlotGrid(:,(1:symbolsPerSlot) + symbolsPerSlot*mSlot,:); rxSlotGrid = rxSlotGrid/max(abs(rxSlotGrid(:))); % Normalization of received RE magnitude % Loop over all supported aggregation levels aLev = 1; while (aLev <= 5) && dciCRC ~= 0 % Loop over all candidates at each aggregation level in SS cIdx = 1; numCandidatesAL = pdcch.SearchSpace.NumCandidates(aLev); while (cIdx <= numCandidatesAL) && dciCRC ~= 0 % Channel estimation using PDCCH DM-RS [hest,nVar,pdcchHestInfo] = nrChannelEstimate(rxSlotGrid,pdcchDmrsInd{aLev}(:,cIdx),pdcchDmrsSym{aLev}(:,cIdx)); % Equalization and demodulation of PDCCH symbols [pdcchRxSym,pdcchHest] = nrExtractResources(pdcchInd{aLev}(:,cIdx),rxSlotGrid,hest); pdcchEqSym = nrEqualizeMMSE(pdcchRxSym,pdcchHest,nVar); dcicw = nrPDCCHDecode(pdcchEqSym,pdcch.DMRSScramblingID,pdcch.RNTI,nVar); % DCI message decoding polarListLength = 8; [dcibits,dciCRC] = nrDCIDecode(dcicw,numDCIBits,polarListLength,siRNTI); if dciCRC == 0 disp([' Decoded PDCCH candidate #' num2str(cIdx) ' at aggregation level ' num2str(2^(aLev-1))]) end cIdx = cIdx + 1; end aLev = aLev+1; end mSlot = mSlot+1; end cIdx = cIdx-1; aLev = aLev-1; mSlot = mSlot-1; monSymbols = monSymbols(mSlot*symbolsPerSlot + (1:symbolsPerSlot)); % Calculate RMS PDCCH EVM pdcchRef = nrPDCCH(double(dcicw<0),pdcch.DMRSScramblingID,pdcch.RNTI); evm = comm.EVM; pdcchEVMrms = evm(pdcchRef,pdcchEqSym); % Display calculated EVM disp([' PDCCH RMS EVM: ' num2str(pdcchEVMrms,'%0.3f') '%']); disp([' PDCCH CRC: ' num2str(dciCRC)]); % Highlight CORESET0/SS corresponding to strongest SSB bounding_box = @(y,x,h,w)rectangle('Position',[x+0.5 y-0.5 w h],'EdgeColor','r'); bounding_box(csetSubcarriers(1),monSymbols(1)+ssFirstSym-1,csetNRB*12,csetDuration); str = sprintf('CORESET0/SS'); text(monSymbols(1)+ssFirstSym-7,csetSubcarriers(1)-20,0,str,'FontSize',10,'Color','w') if dciCRC disp(' DCI decoding failed.'); return end % Plot received PDCCH constellation after equalization figure; plot(pdcchEqSym,'o'); xlabel('In-Phase'); ylabel('Quadrature') title('Equalized PDCCH Constellation'); m = max(abs([real(pdcchEqSym(:)); imag(pdcchEqSym(:))])) * 1.1; axis([-m m -m m]); % Display the OFDM grid of the slot containing strongest PDCCH figure; imagesc(abs(rxSlotGrid(:,:,1))); axis xy xlabel('OFDM symbol'); ylabel('subcarrier'); title('Slot Containing Strongest PDCCH'); % Highlight PDCCH in resource grid subsPdcch = nrPDCCHSpace(c0Carrier,pdcch,'IndexStyle','Subs'); subsPdcch = double(subsPdcch{aLev}(:,:,cIdx)); x = min(subsPdcch(:,2))-1; X = max(subsPdcch(:,2))-x; y = min(subsPdcch(:,1)); Y = max(subsPdcch(:,1))-y+1; bounding_box(y,x,Y,X); str = sprintf(' PDCCH \n Aggregation Level: %d\n Candidate: %d',2.^(aLev-1),cIdx-1); text(x+X+1,y+Y/2,0,str,'FontSize',10,'Color','w')
-- Downlink control information message search in PDCCH -- Decoded PDCCH candidate #1 at aggregation level 8 PDCCH RMS EVM: 10.759% PDCCH CRC: 0



Для восстановления первого блока системной информации приемник выполняет следующие шаги:
Определение конфигурации PDSCH с использованием идентификатора соты, MIB и DCI
Оценка канала, выравнивание и демодуляция символов PDSCH
Декодирование DL-SCH и извлечение SIB1
disp(' -- PDSCH demodulation and DL-SCH decoding -- ') % Build DCI message structure dci = hDCI(dcispec1_0,dcibits); % Get PDSCH configuration from cell ID, MIB, and DCI [pdsch,K_0] = hSIB1PDSCHConfiguration(dci,pdcch.NSizeBWP,mib.DMRSTypeAPosition,csetPattern); % For CORESET pattern 2, the gNodeB can allocate PDSCH in the next slot, % which is indicated by the slot offset K_0 signaled by DCI. For more % information, see TS 38.214 Table 5.1.2.1.1-4. c0Carrier.NSlot = c0Carrier.NSlot+K_0; symbolOffset = symbolsPerSlot*(mSlot+K_0); monSymbols = monSymbols+symbolOffset; rxSlotGrid = rxGrid(csetSubcarriers,monSymbols,:); rxSlotGrid = rxSlotGrid/max(abs(rxSlotGrid(:))); % Normalization of received RE magnitude if K_0 > 0 % Display the OFDM grid of the slot containing associated PDSCH figure; imagesc(abs(rxSlotGrid(:,:,1))); axis xy xlabel('OFDM symbol'); ylabel('subcarrier'); title('Slot Containing PDSCH (Slot Offset K_0 = 1)'); end % PDSCH channel estimation and equalization using PDSCH DM-RS pdschDmrsIndices = nrPDSCHDMRSIndices(c0Carrier,pdsch); pdschDmrsSymbols = nrPDSCHDMRS(c0Carrier,pdsch);
-- PDSCH demodulation and DL-SCH decoding --
Чтобы компенсировать отрицательные эффекты несоответствия несущих частот в компенсации фазы символа и оценке канала, приемник OFDM демодулирует форму сигнала с набором несущих частот по полосе частот поиска вокруг fPhaseComp. Поиск завершается после успешного декодирования DL-SCH или достижения последней частоты. Минимальные полосы частот поиска, которые обеспечивают равную компенсацию фазы символа, составляют 1920, 3840, 7680 и 15360 кГц для общих интервалов 15, 30, 60 и 120 кГц соответственно. Увеличение пропускной способности поиска до этих значений, когда SIB1 декодирование завершается неудачей, и выровненные символы PDSCH приводят к сильно искаженной и повернутой совокупности.
mu = log2(scsCommon/15); bw = 2^mu*100; % Search bandwidth (kHz) freqStep = 2^mu; % Frequency step (kHz) freqSearch = -bw/2:freqStep:bw/2-freqStep; [~,fSearchIdx] = sort(abs(freqSearch)); % Sort frequencies from center freqSearch = freqSearch(fSearchIdx); for fpc = fPhaseComp + 1e3*freqSearch % OFDM demodulate received waveform nSlot = 0; rxGrid = nrOFDMDemodulate(rxWaveform, nrb, scsCommon, nSlot,... 'SampleRate',rxSampleRate,'CarrierFrequency',fpc); % Extract monitoring slot from the received grid rxSlotGrid = rxGrid(csetSubcarriers,monSymbols,:); rxSlotGrid = rxSlotGrid/max(abs(rxSlotGrid(:))); % Normalization of received RE magnitude % Channel estimation and equalization of PDSCH symbols [hest,nVar,pdschHestInfo] = nrChannelEstimate(rxSlotGrid,pdschDmrsIndices,pdschDmrsSymbols); [pdschIndices,pdschIndicesInfo] = nrPDSCHIndices(c0Carrier,pdsch); [pdschRxSym,pdschHest] = nrExtractResources(pdschIndices,rxSlotGrid,hest); pdschEqSym = nrEqualizeMMSE(pdschRxSym,pdschHest,nVar); % PDSCH demodulation cw = nrPDSCHDecode(c0Carrier,pdsch,pdschEqSym,nVar); % Initialize DL-SCH decoder decodeDLSCH = nrDLSCHDecoder; % Target code rate and transport block size Xoh_PDSCH = 0; % TS 38.214 Section 5.1.3.2 tcr = hMCS(dci.ModCoding); NREPerPRB = pdschIndicesInfo.NREPerPRB; tbsLength = nrTBS(pdsch.Modulation,pdsch.NumLayers,length(pdsch.PRBSet),NREPerPRB,tcr,Xoh_PDSCH); decodeDLSCH.TransportBlockLength = tbsLength; decodeDLSCH.TargetCodeRate = tcr; % Decode DL-SCH [sib1bits,sib1CRC] = decodeDLSCH(cw,pdsch.Modulation,pdsch.NumLayers,dci.RV); if sib1CRC == 0 break; end end % Highlight PDSCH in resource grid subsPdsch = double(nrPDSCHIndices(c0Carrier,pdsch,'IndexStyle','subscript')); x = min(subsPdsch(:,2))-1; X = max(subsPdsch(:,2))-x; y = min(subsPdsch(:,1)); Y = max(subsPdsch(:,1))-y+1; bounding_box(y,x,Y,X); str = sprintf('PDSCH (SIB1) \n Modulation: %s\n Code rate: %.2f',pdsch.Modulation,tcr); text(x+4,y+Y+60,0, str,'FontSize',10,'Color','w') % Plot received PDSCH constellation after equalization figure; plot(pdschEqSym,'o'); xlabel('In-Phase'); ylabel('Quadrature') title('Equalized PDSCH Constellation'); m = max(abs([real(pdschEqSym(:)); imag(pdschEqSym(:))])) * 1.1; axis([-m m -m m]); % Calculate RMS PDSCH EVM, including normalization of PDSCH symbols for any % offset between DM-RS and PDSCH power pdschRef = nrPDSCH(c0Carrier,pdsch,double(cw{1}<0)); evm = comm.EVM; pdschEVMrms = evm(pdschRef,pdschEqSym/sqrt(var(pdschEqSym))); % Display PDSCH EVM and DL-SCH CRC disp([' PDSCH RMS EVM: ' num2str(pdschEVMrms,'%0.3f') '%']); disp([' PDSCH CRC: ' num2str(sib1CRC)]); if sib1CRC == 0 disp(' SIB1 decoding succeeded.'); else disp(' SIB1 decoding failed.'); end
PDSCH RMS EVM: 10.835% PDSCH CRC: 0 SIB1 decoding succeeded.


В этом примере используются следующие вспомогательные функции:
3GPP ТС 38.101-1. "НР; радиопередача и прием пользовательского оборудования (UE); Часть 1: Диапазон 1 Автономный "Проект партнерства 3-го поколения; Техническая спецификация на сеть радиодоступа группы.
3GPP ТС 38.104. "НР; радиопередача и прием базовой станции (BS). "Проект партнерства 3-го поколения; Техническая спецификация на сеть радиодоступа группы.
3GPP ТС 38.211. "НР; Физические каналы и модуляция. "Проект партнерства 3-го поколения; Техническая спецификация на сеть радиодоступа группы.
3GPP TS 38.212. "НР; мультиплексирование и канальное кодирование. "Проект партнерства 3-го поколения; Техническая спецификация на сеть радиодоступа группы.
3GPP ТС 38.213. "НР; Процедуры физического уровня для контроля. "Проект партнерства 3-го поколения; Техническая спецификация на сеть радиодоступа группы.
3GPP TS 38.214. "НР; Процедуры физического уровня для данных. "Проект партнерства третьего поколения; Техническая спецификация на сеть радиодоступа группы.
3GPP TS 38.321. "НР; Спецификация протокола управления доступом к среде (MAC). "Проект партнерства 3-го поколения; Техническая спецификация на сеть радиодоступа группы.
function present = isCORESET0Present(ssbBlockPattern,kSSB) switch ssbBlockPattern case {'Case A','Case B','Case C'} % FR1 kssb_max = 23; case {'Case D','Case E'} % FR2 kssb_max = 11; end if (kSSB <= kssb_max) present = true; else present = false; end end function dci = hDCI(dcispec,dcibits) % Parse DCI message into a structure of DCI message fields fieldsizes = structfun(@(x)x,dcispec); fieldbits2dec = @(x,y)bin2dec(char(x(y(1):y(2)) + '0')); fieldbitranges = [[0; cumsum(fieldsizes(1:end-1))]+1 cumsum(fieldsizes)]; fieldbitranges = num2cell(fieldbitranges,2); values = cellfun(@(x)fieldbits2dec(dcibits.',x),fieldbitranges,'UniformOutput',false); dci = cell2struct(values,fieldnames(dcispec)); end function timingOffset = hTimingOffsetToFrame(burst,offset,ssbIdx,rxSampleRate) % As the symbol lengths are measured in FFT samples, scale the symbol % lengths to account for the receiver sample rate. Non-integer delays % are approximated at the end of the process. scs = hSSBurstSubcarrierSpacing(burst.BlockPattern); ofdmInfo = nrOFDMInfo(1,scs,'SampleRate',rxSampleRate); % smallest FFT size for SCS-SR srRatio = rxSampleRate/(scs*1e3*ofdmInfo.Nfft); symbolLengths = ofdmInfo.SymbolLengths*srRatio; % Adjust timing offset to the start of the SS block. This step removes % the extra offset introduced in the reference grid during PSS search, % which contained the PSS in the second OFDM symbol. offset = offset + symbolLengths(1); % Timing offset is adjusted so that the received grid starts at the % frame head i.e. adjust the timing offset for the difference between % the first symbol of the strongest SSB, and the start of the frame burstStartSymbols = hSSBurstStartSymbols(burst.BlockPattern,burst.L_max); % Start symbols in SSB numerology ssbFirstSym = burstStartSymbols(ssbIdx+1); % 0-based % Adjust for whole subframes symbolsPerSubframe = length(symbolLengths); subframeOffset = floor(ssbFirstSym/symbolsPerSubframe); samplesPerSubframe = sum(symbolLengths); timingOffset = offset - (subframeOffset*samplesPerSubframe); % Adjust for remaining OFDM symbols and round offset if not integer symbolOffset = mod(ssbFirstSym,symbolsPerSubframe); timingOffset = round(timingOffset - sum(symbolLengths(1:symbolOffset))); end function highlightSSBlock(refBurst,ssbIndex,commonNRB,scs,kFreqShift) scsSSB = scs(1); scsCommon = scs(2); % Determine frequency origin of the SSB in common numerology bounding_box = @(y,x,h,w)rectangle('Position',[x+0.5 y-0.5 w h],'EdgeColor','r'); scsRatio = scsSSB/scsCommon; ssbFreqOrig = 12*(commonNRB-20*scsRatio)/2+1+kFreqShift/(scsCommon*1e3); % Determine time origin of the SSB in common numerology ssbStartSymbols = hSSBurstStartSymbols(refBurst.BlockPattern,refBurst.L_max); ssbHeadSymbol = ssbStartSymbols(ssbIndex+1)/scsRatio; ssbTailSymbol = floor((ssbStartSymbols(ssbIndex+1)+4)/scsRatio)-1; bounding_box(ssbFreqOrig,ssbHeadSymbol,240*scsRatio,ssbTailSymbol-ssbHeadSymbol+1); str = sprintf('Strongest \n SSB: %d',ssbIndex); text(ssbHeadSymbol,ssbFreqOrig-20,0, str,'FontSize',10,'Color','w') end