Оценка канала NR с использованием CSI-RS
Этот пример показов, как сгенерировать символы и индексы информационного опорного сигнала состояния канала (CSI-RS) для данной несущей и ресурсного строения CSI-RS, как определено в разделе 7.4.1.5 TS 38.211. Пример показывает, как сопоставить сгенерированные символы с ресурсной сеткой несущей, выполняет оценку канала на стороне приемника и сравнивает оцененный канал с фактическим каналом.
Введение
CSI-RS является специфичным для нисходящей линии связи (DL) опорным сигналом. Стандарт NR задает CSI-RS с нулевой мощностью (ZP) и степенью (NZP).
Процессы пользовательского оборудования (UE) используют NZP-CSI-RSs:
L1-Reference измерения мощности приемника (RSRP) сигнала для управления мобильностью и лучом
Приобретение CSI DL
Измерение интерференции
Отслеживание времени и частоты
ZP-CSI-RS используется для обнаружения CSI DL и измерения помех. Он также маскирует определенные элементы ресурса (RE), чтобы сделать их недоступными для передачи PDSCH. Как указывает имя ZP, в этих RE ничего не передается.
Этот пример показывает, как использовать CSI-RS для выполнения оценки канала, которая формирует базис для сбора CSI.
Инициализация объектов строения
Создайте объект строения несущей, представляющий несущую 5 МГц с интервалом между поднесущими 15 кГц.
carrier = nrCarrierConfig; carrier.NSizeGrid = 25; carrier.SubcarrierSpacing = 15; carrier.NSlot = 1; carrier.NFrame = 0
carrier =
nrCarrierConfig with properties:
NCellID: 1
SubcarrierSpacing: 15
CyclicPrefix: 'normal'
NSizeGrid: 25
NStartGrid: 0
NSlot: 1
NFrame: 0
Read-only properties:
SymbolsPerSlot: 14
SlotsPerSubframe: 1
SlotsPerFrame: 10
Создайте объект строения CSI-RS, представляющий два ресурса CSI-RS, NZP с номером строки 3 и ZP с номером строки 5.
csirs = nrCSIRSConfig;
csirs.CSIRSType = {'nzp','zp'};
csirs.CSIRSPeriod = {[5 1],[5 1]};
csirs.Density = {'one','one'};
csirs.RowNumber = [3 5];
csirs.SymbolLocations = {1,6};
csirs.SubcarrierLocations = {6,4};
csirs.NumRB = 25csirs =
nrCSIRSConfig with properties:
CSIRSType: {'nzp' 'zp'}
CSIRSPeriod: {[5 1] [5 1]}
RowNumber: [3 5]
Density: {'one' 'one'}
SymbolLocations: {[1] [6]}
SubcarrierLocations: {[6] [4]}
NumRB: 25
RBOffset: 0
NID: 0
Read-only properties:
NumCSIRSPorts: [2 4]
CDMType: {'FD-CDM2' 'FD-CDM2'}
Рассмотрим масштабирование степени CSI-RS в дБ.
powerCSIRS = 0; disp(['CSI-RS power scaling: ' num2str(powerCSIRS) ' dB']);
CSI-RS power scaling: 0 dB
Сгенерируйте символы и индексы CSI-RS
Сгенерируйте символы CSI-RS для указанной несущей и параметров конфигурации CSI-RS. Примените масштабирование степени.
sym = nrCSIRS(carrier,csirs); csirsSym = sym*db2mag(powerCSIRS);
Переменная csirsSym - вектор-столбец, содержащая символы CSI-RS.
Сгенерируйте индексы CSI-RS для указанной несущей и параметров конфигурации CSI-RS.
csirsInd = nrCSIRSIndices(carrier,csirs);
Переменная csirsInd является также вектор-столбец того же размера, что и у csirsSym.
Когда вы конфигурируете ресурсы ZP и NZP, генерация сигналов ZP принимает приоритет над генерацией сигналов NZP.
Инициализация сетки поставщика услуг
Инициализируйте сетку ресурсов поставщика услуг для одного паза.
ports = max(csirs.NumCSIRSPorts); % Number of antenna ports
txGrid = nrResourceGrid(carrier,ports);Отобразите символы CSI-RS на сетке поставщика услуг
Выполните отображение ресурсного элемента.
txGrid(csirsInd) = csirsSym;
Постройте график расположения CSI-RS (ZP и NZP) в сетке.
plotGrid(size(txGrid),csirsInd,csirsSym);
Выполните модуляцию OFDM
Выполните OFDM модуляцию, чтобы сгенерировать сигнал во временной области.
[txWaveform,ofdmInfo] = nrOFDMModulate(carrier,txGrid);
Пройдите форму волны временной области через канал и добавьте шум AWGN
Сконфигурируйте количество приемных антенн.
R = 4;
Сконфигурируйте канал.
channel = nrTDLChannel;
channel.NumTransmitAntennas = ports;
channel.NumReceiveAntennas = R;
channel.DelayProfile = 'TDL-C';
channel.MaximumDopplerShift = 10;
channel.DelaySpread = 1e-8channel =
nrTDLChannel with properties:
DelayProfile: 'TDL-C'
DelaySpread: 1.0000e-08
MaximumDopplerShift: 10
SampleRate: 30720000
MIMOCorrelation: 'Low'
Polarization: 'Co-Polar'
TransmissionDirection: 'Downlink'
NumTransmitAntennas: 4
NumReceiveAntennas: 4
NormalizePathGains: true
InitialTime: 0
NumSinusoids: 48
RandomStream: 'mt19937ar with seed'
Seed: 73
NormalizeChannelOutputs: true
TransmitAndReceiveSwapped: false
На основе сконфигурированного канала добавьте нули к переданной форме волны, чтобы учесть задержку канала.
chInfo = info(channel); maxChDelay = ceil(max(chInfo.PathDelays*channel.SampleRate)) + chInfo.ChannelFilterDelay; txWaveform = [txWaveform; zeros(maxChDelay,size(txWaveform,2))];
Передайте форму волны через канал.
[rxWaveform,pathGains] = channel(txWaveform);
Для создания фактического канала распространения H_actual, выполните идеальную оценку канала.
pathFilters = getPathFilters(channel); H_actual = nrPerfectChannelEstimate(carrier,pathGains,pathFilters);
Добавьте шум AWGN к форме волны.
SNRdB = 50; % in dB SNR = 10^(SNRdB/20); % Linear value N0 = 1/(sqrt(2.0*R*double(ofdmInfo.Nfft))*SNR); % Noise variance rng(0); noise = N0*complex(randn(size(rxWaveform)),randn(size(rxWaveform))); rxWaveform = rxWaveform + noise
rxWaveform = 7690×4 complex
0.0000 - 0.0001i -0.0001 + 0.0000i -0.0001 - 0.0000i -0.0001 + 0.0000i
0.0001 - 0.0001i -0.0000 + 0.0000i 0.0001 - 0.0000i -0.0000 - 0.0000i
-0.0001 + 0.0000i 0.0001 + 0.0000i -0.0001 - 0.0000i -0.0001 + 0.0000i
0.0000 - 0.0000i 0.0000 - 0.0000i -0.0001 + 0.0001i -0.0000 - 0.0000i
0.0000 + 0.0001i 0.0001 - 0.0000i 0.0000 - 0.0000i 0.0001 - 0.0000i
-0.0001 + 0.0000i -0.0000 + 0.0000i -0.0000 + 0.0000i 0.0001 + 0.0000i
-0.0000 - 0.0001i -0.0000 - 0.0001i -0.0001 - 0.0000i -0.0000 - 0.0000i
0.0000 + 0.0001i -0.0001 - 0.0000i -0.0000 + 0.0000i -0.0000 - 0.0000i
0.0002 - 0.0001i 0.0001 + 0.0001i 0.0001 + 0.0000i 0.0001 + 0.0000i
0.0001 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 - 0.0001i 0.0000 - 0.0001i
⋮
Выполните временную синхронизацию с использованием NZP-CSI-RS. Для оценки смещения по времени используйте nrTimingEstimate и рассмотрим NZP-CSI-RS как ссылку.
% Disable ZP-CSI-RS resource, not going to be used for timing and channel % estimation csirs.CSIRSPeriod = {[5 1],'off'}; % Generate reference symbols and apply power scaling refSym = db2mag(powerCSIRS)*nrCSIRS(carrier,csirs); % Generate reference indices refInd = nrCSIRSIndices(carrier,csirs); offset = nrTimingEstimate(carrier,rxWaveform,refInd,refSym)
offset = 7
rxWaveform = rxWaveform(1+offset:end,:);
OFDM демодулирует принятую форму волны временной области.
rxGrid = nrOFDMDemodulate(carrier,rxWaveform); % Of size K-by-L-by-RСравнение предполагаемого канала с фактическим каналом
Выполните практическую оценку канала с помощью NZP-CSI-RS. Убедитесь, что символы CSI-RS csirsSym имеют тот же тип CDM.
cdmLen = [2 1]; % Corresponds to CDMType = 'FD-CDM2' [H_est,nVar] = nrChannelEstimate(carrier,rxGrid,refInd,refSym,'CDMLengths',cdmLen); estSNR = -10*log10(nVar); disp(['estimated SNR = ' num2str(estSNR) ' dB'])
estimated SNR = 27.4577 dB
Постройте график оцененного канала и фактического канала между первой передающей антенной и первой приемной антенной.
figure; % Plot the estimated channel subplot(1,2,1) imagesc(abs(H_est(:,:,1,1))); colorbar; title('Estimated Channel') axis xy; xlabel('OFDM Symbols'); ylabel('Subcarriers'); % Plot the actual channel subplot(1,2,2) imagesc(abs(H_actual(:,:,1,1))); colorbar; title('Actual Channel') axis xy; xlabel('OFDM Symbols'); ylabel('Subcarriers');
Вычислите ошибку расчета канала.
H_err = (H_est - H_actual(:,:,:,1:size(H_est,4))); [minErr,maxErr] = bounds(abs(H_err),'all'); disp(['Absolute value of the channel estimation error is in the range of [' num2str(minErr) ', ' num2str(maxErr) ']'])
Absolute value of the channel estimation error is in the range of [4.9184e-06, 0.035047]
Локальные функции
function plotGrid(gridSize,csirsInd,csirsSym) % plotGrid(GRIDSIZE,CSIRSIND,CSIRSSYM) plots the carrier grid of size GRIDSIZE % by populating the grid with CSI-RS symbols using CSIRSIND and CSIRSSYM. figure() cmap = colormap(gcf); chpval = {20,2}; chpscale = 0.25*length(cmap); % Scaling factor tempSym = csirsSym; tempSym(tempSym ~= 0) = chpval{1}; % Replacing non-zero-power symbols tempSym(tempSym == 0) = chpval{2}; % Replacing zero-power symbols tempGrid = complex(zeros(gridSize)); tempGrid(csirsInd) = tempSym; image(chpscale*tempGrid(:,:,1)); % Multiplied with scaling factor for better visualization axis xy; names = {'NZP CSI-RS','ZP CSI-RS'}; clevels = chpscale*[chpval{:}]; N = length(clevels); L = line(ones(N),ones(N),'LineWidth',8); % Generate lines % Index the color map and associate the selected colors with the lines set(L,{'color'},mat2cell(cmap( min(1+clevels,length(cmap) ),:),ones(1,N),3)); % Set the colors according to cmap % Create legend legend(names{:}); title('Carrier Grid Containing CSI-RS') xlabel('OFDM Symbols'); ylabel('Subcarriers'); end
Ссылки
[1] 3GPP TS 38.211. "NR; Физические каналы и модуляция ". 3rd Генерация Partnership Project; Группа технических спецификаций Радиосеть доступ.