Блок SS/PBCH

TS 38.211 Раздел 7.4.3.1 определяет блок Сигнал синхронизации/Физический широковещательный канал (SS/PBCH) как 240 поднесущих и 4 символа OFDM, содержащие 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
      ⋮

Основной сигнал синхронизации (PSS)

Создайте PSS для заданных тождеств камеры:

ncellid = 17;
pssSymbols = nrPSS(ncellid)

pssSymbols = 127×1

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

The переменная pssSymbols - вектор-столбец, содержащая 127 символов BPSK PSS.

Создайте индексы PSS:

pssIndices = nrPSSIndices;

Переменная pssIndices является векторы-столбцы того же размера, что и pssSymbols. Значение в каждом элементе pssIndices - линейный индекс местоположения в блоке SS/PBCH, которому соответствуют соответствующие символы в pssSymbols должны быть сопоставлены. Поэтому отображение символов PSS в блок SS/PBCH может быть выполнено с помощью простого назначения MATLAB, используя линейную индексацию для выбора правильных элементов блочной матрицы SS/PBCH. Обратите внимание, что коэффициент масштабирования 1 применяется к символам PSS, чтобы представлять ${\beta }_{\mathrm{PSS}}$ в ТС 38.211 Раздел 7.4.3.1.1:

ssblock(pssIndices) = 1 * pssSymbols;

Постройте график блочной матрицы SS/PBCH, чтобы показать местоположение PSS:

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 тех же тождеств камеры, что и для PSS:

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 по тому же шаблону, что и для PSS. Обратите внимание, что коэффициент масштабирования 2 применяется к символам SSS, чтобы представлять ${\beta }_{\mathrm{SSS}}$ в ТС 38.211 Раздел 7.4.3.1.2:

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

Форма индексов по умолчанию является линейными индексами на основе 1, подходящими для линейного индексирования матриц MATLAB, таких как ssblock как уже показано. Однако стандартные документы NR описывают ресурсы OFDM в терминах поднесущей OFDM и символьных индексов, используя нумерацию на основе 0. Для удобной перекрестной проверки со стандартом NR функции индексов принимают опции, позволяющие выбрать стиль индексации (линейный индекс от индекса до индекса) и базу (на основе 0 против 1 на основе):

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 нижних индексов видно, что SSS расположен в символе OFDM 2 (на основе 0) блока SS/PBCH, начиная с поднесущей 56 (на основе 0).

Снова постройте график матрицы блоков SS/PBCH, чтобы показать местоположения 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 содержит кодовое слово длиной 864 бита, созданное посредством выполнения кодирования BCH главного информационного блока (MIB). Для получения дополнительной информации о кодировании BCH смотрите 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 бит:

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 через половину системы координат, как описано в процедуре поиска камеры в разделе 4.1 TS 38.213. Каждому блоку SS/PBCH задается индекс от $0\dots \mathit{L}-1$, где $\mathit{L}$ - число блоков SS/PBCH в половинной системе координат. Последовательность скремблирования для PBCH инициализируется согласно тождествам камеры ncellid, и подпоследовательность, используемая для скремблирования кодового слова PBCH, зависит от значения $\mathit{v}$, 2 или 3 LSB блочного индекса SS/PBCH, как описано в TS 38.211 Раздел 7.3.3.1. В этом примере, $\mathit{v}=0$ используется. Функция nrPBCH создает соответствующую подпоследовательность последовательности скремблирования, 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 ресурса

Создайте индексы PBCH и сопоставьте символы PBCH с блоком SS/PBCH. Обратите внимание, что коэффициент масштабирования 3 применяется к символам PBCH, чтобы представлять ${\beta }_{\mathrm{PBCH}}$ в ТС 38.211 Раздел 7.4.3.1.3:

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

Снова постройте график матрицы блоков SS/PBCH, чтобы показать местоположения 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, сопоставленный с PBCH. Подобно PBCH, используемая последовательность DM-RS выводится из блочного индекса SS/PBCH и конфигурируется с помощью переменной ${\bar{\mathit{i}}}_{\mathrm{SSB}}$ описан в ТУ 38.211 Раздел 7.4.1.4.1. Здесь ${\bar{\mathit{i}}}_{\mathrm{SSB}}=0$ используется:

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 задает промежуточную переменную ${\mathit{i}}_{\mathrm{SSB}}$ который определяется идентично $\mathit{v}$ описан 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, чтобы представлять ${\beta }_{\mathrm{PBCH}}^{\mathrm{DM}-\mathrm{RS}}$ в ТС 38.211 Раздел 7.4.3.1.3:

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

Снова постройте график блочной матрицы 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');

Генерация пакета SS

Пакет SS, состоящий из нескольких блоков SS/PBCH, может быть сгенерирован путем создания большей сетки и преобразования блоков SS/PBCH в соответствующие местоположения, при этом каждый блок SS/PBCH имеет правильные параметры в соответствии с местоположением.

Создайте сигнальную сетку СБ

В стандарте NR символы OFDM сгруппированы в пазы, подкадры и системы координат. Как определено в TS 38.211 Раздел 4.3.1, в системе координат 10 подкадров, и каждый подкадр имеет фиксированную длительность 1 мс. Каждый пакет SS имеет длительность половину кадра и поэтому охватывает 5 подкадров:

nSubframes = 5

nSubframes = 5

TS 38.211 Раздел 4.3.2 определяет каждый паз как имеющий 14 символов OFDM (для нормальной длины циклического префикса), и это фиксировано:

symbolsPerSlot = 14

symbolsPerSlot = 14

Однако количество пазов на каждый субкадр изменяется и является функцией интервала между поднесущими. Когда интервал между поднесущими увеличивается, длительность символа OFDM уменьшается, и поэтому больше символов OFDM может быть установлено в фиксированный субкадр длительностью 1 мс.

Существуют 5 строения интервалов между поднесущими $\mu =0...4$, с соответствующим интервалом поднесущих, $15\cdot 2^{\mu }$ кГц. В этом примере мы будем использовать $\mu =1$, соответствующий интервалу между поднесущими 30 кГц:

mu = 1

mu = 1

Количество пазов на подкадр: $2^{\mu }$, поскольку удвоение интервала между поднесущими вдвое увеличивает длительность символа OFDM. Обратите внимание, что определение паза в NR отличается от LTE: подкадр в LTE состоит из 2 пазов по 7 символов (для нормального циклического префикса), в то время как в NR, подкадр с использованием интервала между поднесущими LTE ($\mu =0$, 15 кГц) состоит из 1 паза из 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]);

Задайте шаблон блока SS

Шаблон блоков SS/PBCH в пакете SS косвенно задан процедурой поиска камеры в TS 38.213, которая описывает местоположения, в которых UE может обнаруживать блок SS/PBCH. Существует 5 шаблонов блоков, Случай A - Случай E, которые имеют различные интервалы между поднесущими и применимы для различных несущих частот.

Создайте индексы первых символов в кандидатных блоках SS/PBCH для блочного шаблона Case B, который имеет $\mathit{L}=8$ блоки 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

Создайте содержимое пакета SS

Теперь может быть создан цикл, который генерирует каждый блок SS и присваивает 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');