Введение

В релизе 8 семь режимов передачи:

В режиме 7 передачи применяется формирование луча UE, произвольное формирование луча и пользовательское оборудование (UE) не уведомляется об используемой матрице предварительного кодирования, поэтому UE нужно оценить канал, включая эффект формирования луча. Поскольку UE требует только конкретного опорного сигнала UE для демодуляции физического совместно используемого канала нисходящей линии связи (PDSCH), передача данных для UE, по-видимому, была принята только от одной передающей антенны, поэтому этот режим передачи описан как «порт 5 с одной антенной».

Передачи в этой схеме осуществляются на одном слое с одним опорным сигналом и могут быть сформированы лучом на любое количество передающих антенн с использованием любого вектора формирования луча с соответствующими размерами; выбор количества передающих антенн и значений векторов формирования луча не заданы в стандарте.

Этот пример показывает, как схема передачи «single antenna port, port 5» может быть реализована с помощью LTE Toolbox для передачи и приема PDSCH. Это также демонстрирует, что соответствующий выбор вектора формирования луча приводит к лучшей эффективности.

Setup генератора RMC

В этом примере строение опорного канала измерения (RMC) создаётся с помощью lteRMCDLи реконфигурировали для описания UEспецифического строения формирования луча. Генерация сконфигурирована для R.6, и PDSCH сконфигурирован для TxScheme='Port5', схему передачи, связанную с специфичным для UE релизом 8, в LTE Toolbox. Количество передающих антенн PDSCH затем устанавливается равным 4 (Количество столбцов матрицы предварительного кодирования W указывает NTxAnts), что указывает на то, что UE-специфическое формирование луча будет распространяться на 4 передающие антенны. Обратите внимание, что rmc.CellRefP=1, что означает, что существует только одна специфичная для клеток опорный сигнал; этот опорный сигнал и связанные с ним передачи, которые будут отображены на первую из 4 передающих антенн.

rmc = lteRMCDL('R.6');         % RMC configuration
rmc.TotSubframes = 1;          % Number of subframes to generate
rmc.PDSCH.TxScheme = 'Port5';  % Set UE-specific beamforming scheme
rmc.PDSCH.CSI = 'On';          % CSI scaling of soft bits

Оценка канала Строения

Настройки оценки канала заданы с помощью структуры cec. Консервативное окно усреднения пилот-сигнала 9 на 9 используется, чтобы уменьшить влияние шума на оценку канала. Оценка канала выполняется с использованием специфичных для UE опорных сигналов в качестве Port5 используется схема передачи.

cec.PilotAverage = 'UserDefined';   % Type of pilot symbol averaging
cec.FreqWindow = 9;                 % Frequency window size
cec.TimeWindow = 9;                 % Time window size
cec.InterpType = 'Cubic';           % 2D interpolation type
cec.InterpWindow = 'Centered';      % Interpolation window type
cec.InterpWinSize = 1;              % Interpolation window size
cec.Reference = 'DMRS';             % Reference for channel estimation

Обработка системы

Следующие шаги используются для создания и приема специфичного для UE PDSCH в форме луча:

Этот пример запускается дважды в цикле, первая итерация показывает приемное созвездие PDSCH при передаче на всех четырех антеннах с таким же взвешиванием, а вторая - при передаче на четырех антеннах с вектором формирования луча W который согласован с откликом канала. В каждом случае показан график созвездия приема PDSCH. Второе созвездие показывает более низкий уровень шума, чем первое, что указывает на лучшую эффективность.

Важно отметить, что все элементы обоих векторов формирования луча имеют одинаковую величину, и, следовательно, степени передающей антенны одинаковы для всех 4 антенн, и общая степень передачи для любого выбора вектора формирования луча одинаковая - это означает, что ни одному из векторов формирования луча не предоставляется несправедливое преимущество, то есть больше мощности передачи. Для второго цикла симуляции W был выбран таким образом, чтобы общая характеристика канала была 1: HW.'=1 поэтому W=conj(H). Для первого цикла симуляции (т.е. для W=[17 17 17 17]/34), если вычислить HW.' результатом является (16-4*j)/34, которая имеет величину sqrt (4/17), которая составляет приблизительно 0,485. Поэтому устройство формирования луча, которое согласовано с каналом, достигло характеристики канала со значительно лучшим усилением (1 против приблизительно 0,485).

% Initialize storage variables for comparison
rxSymbolsStore = cell(1, 2);
WStore = zeros(2, 4);

% Loop for transmitting with and without optimal beamforming
for optimalbeamforming = 0:1
    
    % Configure random number generators
    rng('default');
 
    % Set PDSCH beamforming vector 
    if (optimalbeamforming)
        % Use beamforming vector matched to channel response
        rmc.PDSCH.W = [17 8-15*1i -8+15*1i 15+8*1i]/34;
        
    else
        % Use equal transmission gains for each antenna
        rmc.PDSCH.W = [17 17 17 17]/34;
    end
    
    % Create a resource grid without the PDSCH. PDSCH can be turned off by
    % specifying the transport stream input to be empty
    [~, txGrid, info] = lteRMCDLTool(rmc,[]);
    
    % Create and map UE-specific reference signals
    rmc.PDSCH.NTxAnts = size(rmc.PDSCH.W,2);
    dmRsIndices = lteDMRSIndices(rmc,rmc.PDSCH);
    dmRsSymbols = lteDMRS(rmc,rmc.PDSCH);
    txGrid(dmRsIndices) = dmRsSymbols;

    % Create and map the PDSCH reference signals
    [pdschIndices, pdschIndicesDims] = ltePDSCHIndices(rmc, rmc.PDSCH, ...
        rmc.PDSCH.PRBSet);
    pdschSymbols = ltePDSCH(rmc, rmc.PDSCH, ...
        randi([0 1], pdschIndicesDims.G, 1));
    txGrid(pdschIndices) = pdschSymbols;

    % OFDM modulate to create a transmit waveform
    txWaveform = lteOFDMModulate(rmc, txGrid);
        
    % Pass waveform through channel
    H = [17 8+15*1i -8-15*1i 15-8*1i]/34;  % Channel response
    rxWaveform = (H*txWaveform.').'; 

    % Add AWGN noise
    SNRdB = 28;
    SNR = 10^(SNRdB/20);
    N = 1/(sqrt(2.0*double(info.Nfft))*SNR); % Scale for IFFT gain
    noise = N*complex(randn(size(rxWaveform)), randn(size(rxWaveform)));
    rxWaveform = rxWaveform + noise;
    
    % Synchronization
    offset = lteDLFrameOffset(rmc,rxWaveform);            
    rxWaveform = rxWaveform(1+offset:end,:);
    
    % OFDM demodulation to recover resource grid
    rxGrid = lteOFDMDemodulate(rmc, rxWaveform);

    % Channel and noise estimation
    [hest, nest] = lteDLChannelEstimate(rmc, rmc.PDSCH, cec, rxGrid);          

    % Perform Minimum Mean Squared Error (MMSE) equalization and decode the
    % PDSCH
    ind = ltePDSCHIndices(rmc, rmc.PDSCH, rmc.PDSCH.PRBSet);
    ind = ind(:, 1); % Only use one receive antenna
    [rxBits, rxSymbols] = ltePDSCHDecode(rmc, rmc.PDSCH, rxGrid(ind), ...
        hest(ind), nest);
    
    % Store received symbols and beamforming vector for comparison
    rxSymbolsStore{optimalbeamforming+1} = rxSymbols;
    WStore(optimalbeamforming+1, :) = rmc.PDSCH.W;

end

Анализ

Эффективность в двух циклах моделирования сравнивается путем построения графика принятых созвездий PDSCH и также отображения объединенной характеристики канала HW.'. Как видно из рисунка, система работает лучше, когда вектор формирования луча согласован с характеристикой канала. Обратите внимание, что в спецификации LTE не предоставляется никакой помощи в определении наилучшего вектора формирования луча. Возможные подходы к определению вектора формирования луча для примера будут заключаться в использовании взаимности канала во Временном Делении Дуплексной (TDD) или использовании оценки угла прихода сигнала восходящей линии связи в Частотном Делении Дуплексной (FDD).

hUESpecificBeamformingResults(rxSymbolsStore, H, WStore);

4 antennas, same gain, combined channel response HW.': 0.47059-0.11765i
4-antenna beam matched to channel, combined channel response HW.': 1

Приложение

Этот пример использует эту вспомогательную функцию.