Этот пример демонстрирует, как использовать 5G Toolbox™ для синхронизации, демодуляции и декодирования сигнала gNodeB. Пример декодирует основной информационный блок (MIB) и первый из системных информационных блоков (SIB1). Декодирование MIB и SIB1 требует комплексного приемника, способного демодулировать и декодировать большинство нисходящих каналов и сигналов.
Прежде чем пользовательское оборудование (UE) сможет взаимодействовать с сетью, оно должно выполнить процедуры поиска и выбора камер и получить исходную информацию о системе. Первыми шагами в этом процессе являются получение системы координат синхронизации, выяснение камеры тождеств и декодирование MIB и SIB1. В этом примере показано, как выполнить эти шаги при помощи 5G Toolbox.
Можно использовать этот пример с захваченной формой волны I/Q выборок или сгенерировать локальную форму волны, содержащую пакет сигнала синхронизации (SS) и SIB1, используя nrWaveformGenerator
. Для локально сгенерированных форм волны пример выполняет следующие шаги:
Генерация сигналов: настройте и сгенерируйте пакет сигнала синхронизации, несущий CORESET0 MIB, SIB1, PDCCH и PDSCH, с помощью генератора формы волны нисходящего канала от 5G Toolbox. Передатчик может улучшить ОСШ одного блока SS, но не выполняет формирования луча. Для получения дополнительной информации о формировании луча SSB, смотрите NR SSB Sweeping.
AWGN: Нанесите аддитивный белый Гауссов шум (AWGN) на форму волны.
Приемник: Примените различные процессы синхронизации и демодуляции к полученной форме волны, чтобы установить номер системной системы координат, тождества камеры и SSB, и декодировать MIB. Они обеспечивают информацию, необходимую для слепого декодирования управляющей информации нисходящей линии связи (DCI) в PDCCH. Приемник использует DCI, чтобы сконфигурировать PDSCH демодулятор, декодировать DL-SCH и наконец восстановить SIB1.
Эти рисунки показывают шаги обработки внутри приемника.
Чтобы синхронизировать и демодулировать полученную форму волны, необходима эта информация:
Частота выборки формы волны для демодуляции принятой формы волны.
Центральная частота несущей для применения компенсации фазы символа к принятой форме волны.
Минимальная пропускная способность канала для определения CORESET0 частотных ресурсов. TS 38.101-1 Таблица 5.3.5-1 [1] описывает полосы пропускания канала для каждого диапазона NR.
Шаблон блока SS (случай A... E) для определения интервала между поднесущими блоков SS/PBCH. UE ищет шаблоны блоков SS на основе рабочей полосы 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 разделах 7.3.3.1 и 7.4.1.4.1 [3]. В TS 38.213 Раздел 4.1 [5] описывается набор блоков SS/PBCH в пакете в каждом случае. UE знает значение на основе шаблона блока SS и рабочей полосы 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 смещения частоты после следующих шагов:
Частота сдвига принятой формы волны со смещением частоты кандидата. Смещения кандидатов разнесены на половины поднесущей. Использование searchBW
для управления полосой поиска смещения частоты.
Коррелируйте сдвинутую по частоте принятую форму волны с каждой из трех возможных последовательностей PSS (NID2) и извлеките самый сильный пик корреляции. Эталонные последовательности PSS центрированы по частоте. Поэтому самый сильный пик корреляции обеспечивает меру смещения грубой частоты относительно центральной частоты несущей. Пик также указывает, какая из трех PSS (NID2) была обнаружена в принятой форме волны и момент времени наилучших условий канала.
Оцените смещения частоты ниже половины поднесущей путем корреляции циклического префикса каждого символа OFDM в SSB с соответствующими полезными частями символов OFDM. Фаза этой корреляции пропорциональна смещению частоты в форме волны.
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 смещение синхронизации в самый сильный блок SS с помощью эталонной последовательности PSS, обнаруженной в процессе частотного поиска. После коррекции смещения частоты приемник может принять, что центральные частоты опорного PSS и принимаемой формы волны выровнены. Наконец, OFDM приемника демодулирует синхронизированную форму волны 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 ресурсные элементы, сопоставленные с SSS, из принятой сетки и коррелирует их с каждой возможной последовательностью SSS, сгенерированной локально. Индексы самых сильных последовательностей PSS и SSS в сочетании дают тождества камеры физического слоя, 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, подобном поиску SSS, приемник создает каждую возможную последовательность PBCH DM-RS и выполняет оценку канала и шума. Индекс PBCH DM-RS с наилучшим ОСШ определяет LSB блочного индекса 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 тождества камеры, чтобы определить и извлечь ресурсные элементы, сопоставленные с PBCH, из принятой сетки. В сложение, приемник использует канал и оценки шума, чтобы выполнить эквализацию MMSE. Выравниваемые символы PBCH затем демодулируются и дескремблируются, чтобы дать оценки бит 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 информацией о состоянии канала (CSI) от эквалайзера MMSE и декодирует BCH. Декодирование BCH состоит из восстановления скорости, полярного декодирования, декодирования CRC, дескремблирования и отделения битов транспортного блока 24 BCH 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 транспортных блока BCH бит в структуру, которая представляет поля сообщения MIB. Этот процесс включает восстановление 10-битного системного номера системы координат (SFN) NFrame
из 6 MSB в MIB и 4 LSB в битах полезной нагрузки PBCH. Это также включает в себя MSB смещения поднесущей k_SSB
из полезных бит 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
После восстановления MIB приемник использует общие интервалы между поднесущими и CORESET0, поддерживающую полосу пропускания, чтобы OFDM демодулирует систему координат, содержащий обнаруженный блок SS. Приемник определяет ресурсы частоты CORESET0 в общей нумерологии через смещение от местоположения обнаруженного SSB и полосу пропускания, указанную в TS 38.213 Раздел 13 Таблицы 13-1-13-10 [5]. Процесс коррекции частоты выровнял центр ресурсной сетки OFDM с центральной частотой пакета SS. Однако эти центры не обязательно совпадают с центральной частотой CORESET0. Этот рисунок показывает связь между SSB, CORESET0 частотными ресурсами и соответствующими случаями мониторинга PDCCH.
В отличие от пакета SS, каналы управления и передачи данных должны быть совмещены по частоте с растром их общих ресурсных блоков (CRB). Значение KSSB в MIB сигнализирует о смещении частоты SSB от этого растра CRB. Когда процесс коррекции частоты центрировал SSB по частоте, примените сдвиг частоты, определяемый k_SSB
для согласования 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 сообщений DCI системной информации в CORESET/SS приемник выполняет следующие шаги:
Определение случаев мониторинга PDCCH и извлечение ресурсной сетки OFDM, содержащей управляющую информацию.
Строение CORESET0, пространств поиска и PDCCH.
Слепой поиск Формата 1_0 сообщений DCI.
Приемник определяет случаи мониторинга PDCCH через паз 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 и пространства поиска CORESET сконфигурированы в соответствии с TS 38.213 Раздел 13 Таблицы 13-1-13-15 [5]. Параметры перемежения CCE-REG (REGBundleSize = 6, InterleaverSize = 2 и ShiftIndex = 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]. Параметрами скремблирования PDCCH являются 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, отслеживая всех кандидатов PDCCH для каждого уровня агрегации, используя SI-RNTI, чтобы идентифицировать нужного кандидата (или образец).
% 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
Чтобы восстановить первый блок системной информации, приемник выполняет следующие шаги:
Определение строения PDSCH с использованием ID камеры, MIB и DCI
Оценка канала, эквализация и демодуляция символов PDSCH
Декодирование DL-SCH и экстракция 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 дать компенсацию за отрицательные эффекты несоответствия несущей частоты в компенсации фазы символа и оценке канала, приемник, OFDM демодулирует форму волны с рядом несущих частот по пропускной способности поиска вокруг fPhaseComp
. Поиск заканчивается, когда декодирование DL-SCH успешно завершается или достигнута последняя частота. Минимальные поисковые полосы, которые обеспечивают равную компенсацию фазы символа, являются 1920, 3840, 7680 и 15360 кГц для общих интервалов 15, 30, 60 и 120 кГц, соответственно. Увеличьте полосу поиска до этих значений, когда SIB1 декодирование прекращает работать, и выравнивание символов PDSCH приводит к сильно искаженному и повернутому созвездию.
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.
Этот пример использует следующие вспомогательные функции:
3GPP ТС 38.101-1. "NR; радиопередача и прием пользовательского оборудования (UE); Часть 1: Область значений 1 Автономный "3-ья Генерация Партнерский проект; Группа технических спецификаций Радиосеть доступ.
3GPP ТС 38.104. "NR; радиопередача и прием базовой станции (BS). "3-ья Генерация партнерский проект; Группа технических спецификаций Радиосеть доступ.
3GPP TS 38.211. "NR; Физические каналы и модуляция ". 3rd Генерация Partnership Project; Группа технических спецификаций Радиосеть доступ.
3GPP TS 38.212. "NR; Мультиплексирование и канальное кодирование. "3rd Генерация Partnership Project; Группа технических спецификаций Радиосеть доступ.
3GPP TS 38.213. "NR; Процедуры физического слоя для контроля ". 3-ья Генерация Partnership Project; Группа технических спецификаций Радиосеть доступ.
3GPP TS 38.214. "NR; Процедуры физического слоя данных ". 3-ья Генерация проект Партнерства; Группа технических спецификаций Радиосеть доступ.
3GPP TS 38.321. "NR; Спецификация протокола управления средним доступом (MAC). "3rd Генерация Partnership Project; Группа технических спецификаций Радиосеть доступ.
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