Этот пример показывает, как использовать LTE Toolbox™ для измерения вероятности пропущенного обнаружения подтверждения (ACK) для многопользовательского физического канала управления восходящей линии связи (PUCCH) 1a. Условия испытаний определены в TS36.104 8.3.4.1 [1].
В этом примере сконфигурированы четыре различных UE, каждый из которых передает сигнал PUCCH формата 1a. Также генерируются соответствующие опорные сигналы демодуляции (DRS). Для каждого рассматриваемого значения ОСШ переданные сигналы подаются через различные каналы и складываются вместе с Гауссовым шумом. Это имитирует прием сигналов от четырех различных UE на базовой станции. Приемник декодирует PUCCH1a для интересующего пользователя, и измеряется вероятность пропущенного обнаружения ACK. Этот пример использует длину симуляции 10 подкадров. Это значение было выбрано для ускорения симуляции. Чтобы получить более точные результаты, следует выбрать большее значение. Цель, заданная в TS36.104 8.3.4.1 [1] для полосы пропускания 1,4 МГц (6 ресурсных блоков-RB) и одной передающей антенны, является вероятностью пропущенного обнаружения ACK, не превышающей 1% при ОСШ -4,1 дБ. Тест задан для 1 передающей антенны.
numSubframes = 10; % Number of subframes SNRdB = [-16.1 -12.1 -8.1 -4.1 -0.1]; % SNR range NTxAnts = 1; % Number of transmit antennas
Создайте структуру строения пользовательского оборудования (UE). Эти параметры являются общими для всех пользователей.
ue = struct; % UE config structure ue.NULRB = 6; % 6 resource blocks (1.4 MHz) ue.CyclicPrefixUL = 'Normal'; % Normal cyclic prefix ue.Hopping = 'Off'; % No frequency hopping ue.NCellID = 150; % Cell id as specified in TS36.104 Appendix A9 ue.Shortened = 0; % No SRS transmission ue.NTxAnts = NTxAnts;
Мы намерены передать ACK через PUCCH формата 1, поэтому создадим соответствующую структуру строения pucch
. Мы даем камере произвольный идентификационный номер и настраиваем PUCCH Resource Indices, степени передачи и начальные значения канала для каждого пользователя. Разный seed случайного канала для каждого пользователя гарантирует, что каждый испытывает различные условия канала.
% Hybrid Automatic Repeat Request (HARQ) indicator bit set to one. Only % one bit is required for PUCCH 1a ACK = 1; pucch = struct; % PUCCH config structure % Set the size of resources allocated to PUCCH format 2. This affects the % location of PUCCH 1 transmission pucch.ResourceSize = 0; % Delta shift PUCCH parameter as specified in TS36.104 Appendix A9 [ <#8 1> ] pucch.DeltaShift = 2; % Number of cyclic shifts used for PUCCH format 1 in resource blocks with a % mixture of formats 1 and 2. This is the N1cs parameter as specified in % TS36.104 Appendix A9 pucch.CyclicShifts = 0; % Vector of PUCCH resource indices for all UEs as specified in TS36.104 % Appendix A9 usersPUCCHindices = [2 1 7 14]; % PUCCH power for all UEs as specified in TS36.104 Appendix A9 usersPUCCHpower = [0 0 -3 3];
Этот раздел кода конфигурирует каналы распространения для четырех UE. Параметры заданы в тестах, описанных в TS36.104 8.3.4.1 [1], и являются: ETU 70Hz и 2 приема, т.е. базовая станция, антенны сконфигурированы как 2. Каждый UE увидит разный канал, поэтому в каждом случае используется разный seed. Это задано в ueChannelSeed
параметр.
channel = struct; % Channel config structure channel.NRxAnts = 2; % Number of receive antennas channel.DelayProfile = 'ETU'; % Channel delay profile channel.DopplerFreq = 70.0; % Doppler frequency in Hz channel.MIMOCorrelation = 'Low'; % Low MIMO correlation channel.NTerms = 16; % Oscillators used in fading model channel.ModelType = 'GMEDS'; % Rayleigh fading model type channel.InitPhase = 'Random'; % Random initial phases channel.NormalizePathGains = 'On'; % Normalize delay profile power channel.NormalizeTxAnts = 'On'; % Normalize for transmit antennas % SC-FDMA modulation information: required to get the sampling rate info = lteSCFDMAInfo(ue); channel.SamplingRate = info.SamplingRate; % Channel sampling rate % Channel seeds for each of the 4 UEs (arbitrary) ueChannelSeed = [11 1 7 14];
Устройство оценки канала сконфигурировано с использованием структуры. Здесь кубическая интерполяция будет использоваться с окном усреднения 9x9 ресурсных элементов.
cec = struct; % Channel estimation config structure cec.TimeWindow = 9; % Time averaging window size in resource elements cec.FreqWindow = 9; % Frequency averaging window size in resource elements cec.InterpType = 'cubic'; % Cubic interpolation cec.PilotAverage = 'UserDefined'; % Type of pilot averaging
Цикл используется, чтобы запустить симуляцию для набора точек ОСШ, заданную вектором SNRdB
. Вектор ОСШ, сконфигурированный здесь, является областью значений точек ОСШ, включая точку ОСШ на -4.1dB, ОСШ, при котором должно быть достигнуто требование тестирования для частоты обнаружения АСК (99%).
% Preallocate memory for missed detection probability vector PMISS = zeros(size(SNRdB)); for nSNR = 1:length(SNRdB) % Detection failures counter missCount = 0; falseCount = 0; % Noise configuration SNR = 10^(SNRdB(nSNR)/20); % Convert dB to linear % The noise added before SC-FDMA demodulation will be amplified by the % IFFT. The amplification is the square root of the size of the IFFT. % To achieve the desired SNR after demodulation the noise power is % normalized by this value. In addition, because real and imaginary % parts of the noise are created separately before being combined into % complex additive white Gaussian noise, the noise amplitude must be % scaled by 1/sqrt(2*ue.NTxAnts) so the generated noise power is 1. N = 1/(SNR*sqrt(double(info.Nfft)))/sqrt(2.0*ue.NTxAnts); % Set the type of random number generator and its seed to the default % value rng('default'); % Subframe and user loops % We now enter two further loops to process multiple subframes and % create each of the users' transmissions. The fading process time % offset, InitTime, is also generated for the current subframe offsetused = 0; for nsf = 1:numSubframes % Channel state information: set the init time to the correct value % to guarantee continuity of the fading waveform channel.InitTime = (nsf-1)/1000; % Loop for each user for user = 1:4 % Create resource grid ue.NSubframe = mod(nsf-1,10); txgrid = lteULResourceGrid(ue); % Configure resource index for this user pucch.ResourceIdx = usersPUCCHindices(user); % ACK bit to transmit for the 1st (target) user, the PUCCH % Format 1 carries the Hybrid ARQ (HARQ) indicator ACK and for % other users it carries a random HARQ indicator. As there is a % single indicator, the transmissions will be of Format 1a. The % PUCCH Format 1 DRS carries no data. if (user==1) txACK = ACK; else txACK = randi([0 1],1,1); end % Generate PUCCH 1 and its DRS % Different users have different relative powers pucch1Sym = ltePUCCH1(ue,pucch,txACK)* ... 10^(usersPUCCHpower(user)/20); pucch1DRSSym = ltePUCCH1DRS(ue,pucch)* ... 10^(usersPUCCHpower(user)/20); % Generate indices for PUCCH 1 and its DRS pucch1Indices = ltePUCCH1Indices(ue,pucch); pucch1DRSIndices = ltePUCCH1DRSIndices(ue,pucch); % Map PUCCH 1 and PUCCH 1 DRS to the resource grid if (~isempty(txACK)) txgrid(pucch1Indices) = pucch1Sym; txgrid(pucch1DRSIndices) = pucch1DRSSym; end % SC-FDMA modulation txwave = lteSCFDMAModulate(ue,txgrid); % Channel modeling and superposition of received signals. % The additional 25 samples added to the end of the waveform % are to cover the range of delays expected from the channel % modeling (a combination of implementation delay and channel % delay spread). On each iteration of the loop we accumulate % the sum of each transmitted signal, simulating the reception % of all four users at the base station. channel.Seed = ueChannelSeed(user); if (user==1) rxwave = lteFadingChannel(channel,[txwave; zeros(25,NTxAnts)]); else rxwave = rxwave + ... lteFadingChannel(channel,[txwave; zeros(25,NTxAnts)]); end end % Receiver % Add AWGN noise at the receiver noise = N*complex(randn(size(rxwave)),randn(size(rxwave))); rxwave = rxwave + noise; % Use the resource indices for the user of interest pucch.ResourceIdx = usersPUCCHindices(1); % Synchronization % The uplink frame timing estimate for UE1 is calculated using % the PUCCH 1 DRS signals and then used to demodulate the % SC-FDMA signal. % An offset within the range of delays expected from the channel % modeling (a combination of implementation delay and channel % delay spread) indicates success. offset = lteULFrameOffsetPUCCH1(ue,pucch,rxwave); if (offset<25) offsetused = offset; end % SC-FDMA demodulation % The resulting grid (rxgrid) is a 3-dimensional matrix. The number % of rows represents the number of subcarriers. The number of % columns equals the number of SC-FDMA symbols in a subframe. The % number of subcarriers and symbols is the same for the returned % grid from lteSCFDMADemodulate as the grid passed into % lteSCFDMAModulate. The number of planes (3rd dimension) in the % grid corresponds to the number of receive antenna. rxgrid = lteSCFDMADemodulate(ue,rxwave(1+offsetused:end,:)); % Channel estimation [H,n0] = lteULChannelEstimatePUCCH1(ue,pucch,cec,rxgrid); % PUCCH 1 indices for UE of interest pucch1Indices = ltePUCCH1Indices(ue,pucch); % Extract resource elements (REs) corresponding to the PUCCH 1 from % the given subframe across all receive antennas and channel % estimates [pucch1Rx,pucch1H] = lteExtractResources(pucch1Indices,rxgrid,H); % Minimum Mean Squared Error (MMSE) Equalization eqgrid = lteULResourceGrid(ue); eqgrid(pucch1Indices) = lteEqualizeMMSE(pucch1Rx,pucch1H,n0); % PUCCH 1 decoding rxACK = ltePUCCH1Decode(ue,pucch,1,eqgrid(pucch1Indices)); % Detect missed (empty rxACK) or incorrect HARQ-ACK (compare % against transmitted ACK. if (isempty(rxACK) || any(rxACK~=ACK)) missCount = missCount + 1; end end PMISS(nSNR) = missCount/numSubframes; end
Наконец, мы строим график моделируемых результатов с учетом целевой эффективности, как предусмотрено в стандарте.
plot(SNRdB,PMISS,'b-o','LineWidth',2,'MarkerSize',7); grid on; hold on; plot(-4.1,0.01,'rx','LineWidth',2,'MarkerSize',7); xlabel('SNR (dB)'); ylabel('Probability of ACK missed detection'); title('Multi user PUCCH Format 1a test (TS36.104 Section 8.3.4.1)'); axis([SNRdB(1)-0.1 SNRdB(end)+0.1 -0.05 0.4]); legend('simulated performance','target');
3GPP TS 36.104 «Радиопередача и прием базовой станции (BS)»