Отчет о тесте соответствия индикатора ранга (RI)

Этот пример демонстрирует, как измерить эффективность отчетности Rank Indicator (RI) с помощью LTE Toolbox™ при условиях тестирования соответствия, как определено в TS36.101 раздела 9.5.1.1 [1].

Введение

В этом примере подчеркивается использование lteRISelect функция, которая обеспечивает оценку RI. Также проверяется эффективность оценки RI. Требования к эффективности, определенные в TS36.101 9.5.1.1 [1], являются следующими:

  • Отношение пропускной способности, полученное при передаче на основе зарегистрированного RI UE и полученное при передаче с фиксированным рангом 2, должно быть > = 1 (Тест 1)

  • Отношение пропускной способности, полученное при передаче на основе зарегистрированного RI UE и полученное при передаче с фиксированным рангом 1, должно быть > = 1,05 (Тест 2)

Этот пример проверяет, что эти требования выполняются.

Область Строения

Пример выполняется для длины симуляции 10 систем координат в ОСШ 0.0dB. Фиксированное значение RI устанавливается равным 2, поэтому моделируется TS36.101 Раздел 9.5.1.1 Тест 1 [1]. Большое количество NFrames следует использовать для достижения значимых результатов. Переменная FixedRI контролирует, какие из требований к эффективности, описанных во введении, тестируются: FixedRI=2 соответствует тесту 1 и FixedRI=1 соответствует тесту 2. Обратите внимание, что целевой ОСШ 20.0dB, а не 0.0dB, применяется к тесту 2.

NFrames = 10;
SNRdB = 0.0;
FixedRI = 2;

Модели канала распространения Строения

Структура, channel, содержит параметры конфигурации модели канала. Обратите внимание, что TS36.101 Раздел 9.5.1.1 Тест 3 [1] также может быть реализован, путем установки channel.MIMOCorrelation = 'High' (целевой ОСШ 20.0dB применяется к тесту 3, и целевой коэффициент пропускной способности отличается).

channel.Seed = 1;                   % Channel seed
channel.NRxAnts = 2;                % 2 receive antennas
channel.DelayProfile = 'EPA';       % Delay profile
channel.DopplerFreq = 5.0;          % Doppler frequency
channel.MIMOCorrelation = 'Low';    % Multi-antenna correlation
channel.ModelType = 'GMEDS';        % Rayleigh fading model type
channel.NormalizeTxAnts = 'On';     % Normalize for transmit antennas
channel.NormalizePathGains = 'On';  % Normalize delay profile power
channel.InitPhase = 'Random';       % Random initial phases
channel.NTerms = 16;                % Oscillators used in fading model

Строение оценщика канала

Устройство оценки канала сконфигурировано со структурой cec. Переменная perfectChanEstimator управляет поведением оценщика канала. Допустимые значения true или false. Когда установлено значение true в противном случае используется совершенная оценка канала, основанная на значениях принятых пилот-сигналов. В этом примере мы активируем идеальную оценку канала.

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

% Channel estimator behavior
perfectChanEstimator = true;

Установка задержек RI и CQI/PMI

Инициализируют задержки в подкадрах RI и CQI/PMI; задержка RI составляет 9 подкадров, а не 8 подкадров в соответствии с Примечанием 5 TS36.101 Таблице 9.5.1.1-1 [1]. Обратите внимание, что обратная связь RI, CQI и PMI принята идеальной, причем значения передаются назад в буферах, а не в передачах восходящей линии связи.

riDelay = 9; % subframes
cqipmiDelay = 8; % subframes

Битовые карты ограничения подмножества кодовой книги

Для порядка выбором PMI, который лежит в основе выбора ранга, используются битовые карты ограничения подмножества кодовой книги, как описано в TS36.213 7.2 [2]. codebookSubsetRI1 конфигурирует ограничение подмножества кодовой книги для двух предварительных кодеров для ранга 1, используемых для FixedRI=1. codebookSubsetRI2 конфигурирует ограничение подмножества кодовой книги на один предварительный кодер ранга 2, используемый для FixedRI=2. codebookSubsetUEReported является объединением этих ограничений подмножества кодовой книги и позволяет динамически выбирать ранг в случае сообщения RI UE.

codebookSubsetRI1 = '000011';
codebookSubsetRI2 = '010000';
codebookSubsetUEReported = '010011';

Обработка системы

Основная обработка разделена на две фазы, сконфигурированные через riConfig переменная цикла. Эти фазы реализуют два измерения, требуемые в эксплуатационных испытаниях, определенных в TS36.101 разделе 9.5.1.1 [1]:

  • Фиксированный RI. Первая фаза (riConfig=1) выполняет передачу и прием PDSCH, где ранг установлен на фиксированное значение (1 или 2, выбранное переменной FixedRI выше). Конечная пропускная способность регистрируется.

  • UE сообщило RI. На второй фазе (riConfig=2), количество слоев передачи выбирают на основе UE, сообщенного RI, причем RI обновляется каждые 5 подкадров. Конечная пропускная способность регистрируется. Коэффициент пропускной способности (measuredGamma) между фиксированной фазой RI и отчетной фазой UE вычисляется и проверяется на соответствие заданным требованиям к эффективности.

Обратите внимание, что CQI и PMI также обновляются каждые 5 подкадров во время обеих фаз симуляции.

Обработка выполняется на субкадре по базису субкадров с помощью следующих шагов:

  • Выберите RI. Текущий RI считывается с самого старого значения в буфере RI riBuffer. Текущий RI используется, чтобы сконфигурировать количество слоев передачи и кодовых слов для PDSCH.

  • Выберите CQI/PMI. Текущие CQI и PMI считываются из самых старых значений в буферах CQI и PMI cqiBuffer и pmiBuffer. Текущий PMI используется для настройки предварительного кодирования для PDSCH. Обратите внимание, что для RI = 2 существует два значения CQI, по одному для каждого кодового слова; для RI = 1 существует одно значение CQI для одного кодового слова.

  • Выберите MCS согласно CQI. Индекс схемы модуляции и кодирования (MCS), соответствующий CQI, выбирается для каждого кодового слова с помощью интерполяционной таблицы, определенной в TS36.101 таблице A.4-1 [1] CSI RMC RC.2 FDD (MCS.2).

  • Определите размер транспортного блока и порядок модуляции. Индекс MCS для каждого кодового слова передается в lteMCS функция, которая вычисляет соответствующий индекс размера транспортного блока (TBS) и порядок модуляции; а lteTBS функция затем используется, чтобы вычислить TBS для каждого кодового слова из индекса TBS и количества ресурсных блоков, выделенных PDSCH.

  • Передайте и примите форму волны. Данные транспортного блока генерируются для одного или двух кодовых слов, соответственно, и передаются в lteRMCDLTool для создания переданной нисходящей формы волны. Затем эта форма волны передается через канал с замираниями, и добавляется шум AWGN. Принимаемый сигнал синхронизируют и демодулируют OFDM и выполняют оценку канала.

  • Измерьте пропускную способность PDSCH. PDSCH и DL-SCH декодируются, и для определения пропускной способности данных записывается проход/непрохождение CRC для каждого кодового слова.

  • Обновление RI. Если обновление RI запланировано в этом подкадре, используйте оценку канала, чтобы обновить RI с помощью lteRISelect функция. Обновленное значение RI записывают в буфер RI. Битовая карта ограничения подмножества кодовой книги гарантирует, что сообщенная RI останется фиксированной для фиксированной фазы RI, но будет динамически выбрана для фазы RI сообщения UE. Если обновление RI не запланировано в этом подкадре, то предыдущее значение RI используется повторно.

  • Обновление CQI/PMI. Если в этом подкадре запланировано обновление CQI/PMI, используйте оценку канала, чтобы обновить CQI и PMI с помощью lteCQISelect и ltePMISelect функций. Обновленные значения CQI и PMI записываются в буферы CQI и PMI. Если обновление CQI/PMI не запланировано в этом подкадре, то предыдущие значения CQI и PMI используются повторно.

% Check that fixed RI valid is either 1 or 2
if (~any(FixedRI==[1 2]))
    error('Fixed RI value specified must be 1 or 2.');
end

% For each RI configuration (fixed RI and UE reported):
for riConfig = 1:2

    if (riConfig==1)
        riConfigStr = sprintf('fixed RI=%d',FixedRI);
    else
        riConfigStr = 'UE reported RI';
    end
    fprintf('\nSimulating with %s at %gdB SNR for %d Frame(s)\n', ...
        riConfigStr,SNRdB,NFrames);

    % Set up eNodeB settings for 2 codewords
    enb = struct('RC','R.3');
    enb.CellRefP = 2;
    enb.CFI = 3;
    enb.OCNGPDSCHEnable = 'On';
    enb.TotSubframes = 1;
    enb.PDSCH.RVSeq = 0;
    enb.PDSCH.CSIMode = 'PUCCH 1-1';
    enb.PDSCH.TxScheme = 'SpatialMux';
    enb.PDSCH.NLayers = 2;
    enb.PDSCH.Rho = -3.0;
    enb.PDSCH.CSI = 'On';
    ncw = 2;
    enb = lteRMCDL(enb,ncw);

    % Set channel model sampling rate
    ofdmInfo = lteOFDMInfo(enb);
    channel.SamplingRate = ofdmInfo.SamplingRate;

    % Configure appropriate codebook subset restriction and target
    % throughput ratio
    if (riConfig==1)
        if (FixedRI==1)
            enb.PDSCH.CodebookSubset = codebookSubsetRI1;
            targetGamma = 1.05;
        else
            enb.PDSCH.CodebookSubset = codebookSubsetRI2;
            targetGamma = 1.0;
        end
    else
        enb.PDSCH.CodebookSubset = codebookSubsetUEReported;
    end

    % Initialize variables
    totalCRC = [];      % CRC values, used for throughput calculation
    totalTBS = [];      % TBS values, used for throughput calculation
    RIReport = [];      % reported RI values
    riXaxis = [];       % corresponding subframe numbers
    PMIReport = [];     % reported PMI values
    CQIReport = [];     % reported CQI values
    SINRReport = [];    % corresponding SINR values
    cqipmiXaxis = [];   % corresponding subframe numbers
    offsets = 0;        % Initialize frame offset value
    rng('default');     % Default random number generator seed

    % Initialize RI/PMI/CQI buffers; note that the PDSCH throughput
    % resulting from these initial values is ignored, as the throughput
    % recording waits until the buffers have been filled with meaningful
    % reports
    riBuffer = ones(1,riDelay);
    pmiBuffer = ones(1,cqipmiDelay);
    cqiBuffer = ones(ncw,cqipmiDelay);

    % For each subframe:
    for subframeNo = 0:(NFrames*10-1)

        % Update subframe number
        enb.NSubframe = mod(subframeNo,10);

        % Update PMI, reading the oldest value from the PMI buffer
        cqipmiPtr = mod(subframeNo,cqipmiDelay);
        enb.PDSCH.PMISet = pmiBuffer(cqipmiPtr+1);

        % Update number of transmission layers based on RI, reading the
        % oldest value from the RI buffer
        riPtr = mod(subframeNo,riDelay);
        enb.PDSCH.NLayers = riBuffer(riPtr+1);

        % Update MCS according to CQI, reading the oldest value from the
        % CQI buffer
        CQI = cqiBuffer(:,cqipmiPtr+1);
        % Select MCS according to CQI using TS36.101 Table A.4-1 CSI RMC
        % RC.2 FDD (MCS.2), which defines the relationship between CQI
        % indices and MCS indices
        IMCSTable = [-1 0 0 2 4 6 8 11 13 15 18 20 22 24 26 27];
        IMCS = IMCSTable(CQI+1);

        % Determine TBS and modulation order
        [ITBS,modulation] = lteMCS(IMCS);
        if (mod(enb.NSubframe,5)==0)
            TBS = [0; 0];
        else
            TBS = double(lteTBS(size(enb.PDSCH.PRBSet,1),ITBS));
        end
        enb.PDSCH.TrBlkSizes(:,enb.NSubframe+1) = TBS;

        % Determine if an RI or PMI/CQI update is required in this
        % subframe, according to reporting periodicity N_pd = 5ms and
        % configuration indices cqi-pmi-ConfigurationIndex = 6 and
        % ri-ConfigurationInd = 1 from TS36.101 Table 9.5.1.1-1
        riPeriod = 5; % periodicity N_pd
        riOffset = 3; % offset deriving from configuration indices
        riUpdate = (mod(subframeNo,riPeriod)==riOffset);
        cqipmiPeriod = 5; % periodicity N_pd
        cqipmiOffset = 4; % offset deriving from cqi-pmi-ConfigurationIndex
        cqipmiUpdate = (mod(subframeNo,cqipmiPeriod)==cqipmiOffset);

        % Establish if this subframe actually needs executed for PDSCH
        % reception, RI/PMI/CQI estimation or initial timing offset
        % estimation:
        firstRxSubframe = max(cqipmiDelay+cqipmiOffset,riDelay+riOffset);
        if((any(TBS) && subframeNo>=firstRxSubframe) || ...
                (riUpdate || cqipmiUpdate) || subframeNo==0)

            % Configure data for transmission
            % (1 codeword on 1 layer, 2 codewords on 2 layers)
            data = {randi([0 1],TBS(1),1)};
            if (enb.PDSCH.NLayers==2)
                data = {data{1} randi([0 1],TBS(2),1)};
            end
            enb.PDSCH.Modulation = modulation(1:numel(data));

            % Create OFDM resource grid containing RMC transmission and
            % perform OFDM modulation
            txWaveform = lteRMCDLTool(enb,data);

            % The initialization time for channel modeling is set each
            % subframe to simulate a continuously varying channel
            channel.InitTime = subframeNo/1000;

            % Pass data through the fading channel model.
            % An additional 25 samples are added to the end of the
            % waveform. These are to cover the range of delays expected
            % from the channel modeling (a combination of implementation
            % delay and channel delay spread)
            rxWaveform = lteFadingChannel(channel, ...
                            [txWaveform ; zeros(25,size(txWaveform,2))]);

            % Calculate noise gain including compensation for downlink
            % power allocation
            SNR = 10^((SNRdB-enb.PDSCH.Rho)/20);

            % Normalize noise power to take account of sampling rate, which
            % is a function of the IFFT size used in OFDM modulation, and
            % the number of antennas
            N0 = 1/(sqrt(2.0*enb.CellRefP*double(ofdmInfo.Nfft))*SNR);

            % Create additive white Gaussian noise
            noise = N0*complex(randn(size(rxWaveform)), ...
                                randn(size(rxWaveform)));

            % Add AWGN to the received time domain waveform
            rxWaveform = rxWaveform + noise;

            % Perform synchronization
            % An offset within the range of delays expected from the
            % channel modeling (a combination of implementation delay and
            % channel delay spread) indicates success
            if (mod(subframeNo,10)==0)
                offset = lteDLFrameOffset(enb,rxWaveform);
                if (offset > 25)
                    offset = offsets(end);
                end
                offsets = [offsets offset]; %#ok<AGROW>
            end
            rxWaveform = rxWaveform(1+offset:end,:);

            % Perform OFDM demodulation on the received data to create the
            % received resource grid
            rxGrid = lteOFDMDemodulate(enb,rxWaveform);

            % Channel estimation
            if (perfectChanEstimator)
                chEstGrid = ...
                   lteDLPerfectChannelEstimate(enb,channel,offset);
                n = lteOFDMDemodulate(enb,noise(1+offset:end,:));
                noiseEst = var(reshape(n,numel(n),1));
            else
                [chEstGrid,noiseEst] = ...
                    lteDLChannelEstimate(enb,enb.PDSCH, ...
                        cec,rxGrid); %#ok<UNRCH>
            end

            % If this subframe requires PDSCH reception:
            if(any(TBS) && subframeNo>=firstRxSubframe)

                % Decode the PDSCH
                ind = ltePDSCHIndices(enb,enb.PDSCH,enb.PDSCH.PRBSet);
                pdschRx = lteExtractResources(ind,rxGrid) * ...
                            (10^(-enb.PDSCH.Rho/20));
                pdschChEst = lteExtractResources(ind,chEstGrid);
                [rxBits,rxSymbols] = ltePDSCHDecode(enb,enb.PDSCH, ...
                                        pdschRx,pdschChEst,noiseEst);

                % Decode the DL-SCH
                [decbits,crc] = lteDLSCHDecode(enb,enb.PDSCH, ...
                    enb.PDSCH.TrBlkSizes(1:numel(rxBits),enb.NSubframe+1),rxBits);

                % Record the CRC and TBS values for final throughput
                % calculation
                totalCRC = [totalCRC crc];                  %#ok<AGROW>
                totalTBS = [totalTBS TBS(1:numel(crc)).'];  %#ok<AGROW>

            end

            % Update RI:
            if (riUpdate)

                % Update RI
                thisRI = lteRISelect(enb,enb.PDSCH,chEstGrid,noiseEst);

                % Feed the value back to UE (in a buffer)
                riBuffer(riPtr+1) = thisRI;

                % Record values for plotting
                if (riConfig==2)
                    RIReport = [RIReport thisRI];           %#ok<AGROW>
                    riXaxis = [riXaxis subframeNo];         %#ok<AGROW>
                end

            end

            % Update CQI and PMI:
            if (cqipmiUpdate)

                % Update PMI conditioned on the most recently reported RI,
                % or the fixed RI if RI reporting is not configured
                if (isempty(RIReport))
                    enb.PDSCH.NLayers = FixedRI;
                else
                    enb.PDSCH.NLayers = RIReport(end);
                end
                thisPMI = ltePMISelect(enb,enb.PDSCH,chEstGrid,noiseEst);

                % Update CQI conditioned on the most recently reported PMI
                % and RI; this includes configuring the number of codewords
                % for CQI selection based on the RI
                enb.PDSCH.PMISet = thisPMI;
                enb.PDSCH.NCodewords = enb.PDSCH.NLayers;
                [thisCQI,thisSINR] = ...
                    lteCQISelect(enb,enb.PDSCH,chEstGrid,noiseEst);

                % Feed the values back to UE (in buffers)
                pmiBuffer(:,cqipmiPtr+1) = thisPMI;
                % For CSIMode='PUCCH 1-1', the CQI for the second codeword
                % is reported as a differential from the first codeword;
                % here we convert to absolute CQI indices for both
                % codewords.
                if (numel(thisCQI)==2)
                    thisCQI(2) = thisCQI(1) - thisCQI(2);
                end
                % Transmit with lowest CQI=1 when CQI selection reports
                % CQI=0 (out of range)
                thisCQI(thisCQI==0) = 1;

                cqiBuffer(:,cqipmiPtr+1) = thisCQI;

                % Record values for plotting
                if (riConfig==2)
                    PMIReport = [PMIReport thisPMI];        %#ok<AGROW>
                    CQIReport = [CQIReport thisCQI(1)];     %#ok<AGROW>
                    SINRReport = [SINRReport thisSINR(1)];  %#ok<AGROW>
                    cqipmiXaxis = [cqipmiXaxis subframeNo]; %#ok<AGROW>
                end

            end

        end

        % For subframes where RI was not updated, re-use the previous value
        % in the buffer
        if (~riUpdate)
            riBuffer(riPtr+1) = riBuffer(mod(riPtr-1,riDelay)+1);
        end

        % For subframes where PMI/CQI were not updated, re-use the previous
        % values in the buffers
        if (~cqipmiUpdate)
            pmiBuffer(:,cqipmiPtr+1) = ...
                pmiBuffer(:,mod(cqipmiPtr-1,cqipmiDelay)+1);
            cqiBuffer(:,cqipmiPtr+1) = ...
                cqiBuffer(:,mod(cqipmiPtr-1,cqipmiDelay)+1);
        end

    end

    % Display results for the current RI configuration
    fprintf('\nResults with %s:\n',riConfigStr);
    tputTotal = sum(totalTBS);
    if (riConfig==1)

        % Compute and display throughput
        tputFixedRI = sum(totalTBS.*(1-totalCRC));
        fprintf('Throughput: %d bits (%0.2f%%)\n', ...
            tputFixedRI,tputFixedRI/tputTotal*100);

    else

        % Compute and display throughput
        tputUEReported = sum(totalTBS.*(1-totalCRC));
        fprintf('Throughput: %d bits (%0.2f%%)\n', ...
            tputUEReported,tputUEReported/tputTotal*100);

        % Compute and display throughput ratio
        measuredGamma = tputUEReported/tputFixedRI;
        fprintf(['Throughput ratio (gamma): %0.3f' ...
            ' (requirement is >= %0.2f)'],measuredGamma,targetGamma);

    end

end
Simulating with fixed RI=2 at 0dB SNR for 10 Frame(s)

Results with fixed RI=2:
Throughput: 203184 bits (100.00%)

Simulating with UE reported RI at 0dB SNR for 10 Frame(s)

Results with UE reported RI:
Throughput: 235352 bits (100.00%)
Throughput ratio (gamma): 1.158 (requirement is >= 1.00)

Графическое изображение результатов

Получаются два рисунков. Первый рисунок имеет два подграфиков: первый подграфик показывает отчетный RI для каждого субкадра; второй подграфик показывает сообщенный PMI для каждого субкадра. Второй рисунок также имеет два подграфиков: первый подграфик показывает предполагаемый SINR для каждого субкадра; второй подграфик показывает сообщенный CQI для каждого субкадра. Эти графики иллюстрируют, как RI, PMI и CQI изменяются с течением времени из-за затухания канала.

figure;
subplot(2,1,1);
plot(riXaxis,RIReport,'bo-');
xlabel('Subframe number');
ylabel('Selected RI');
title('Selected RI versus subframe number');
hold on;
subplot(2,1,2);
plot(cqipmiXaxis,PMIReport,'ks-');
xlabel('Subframe number');
ylabel('Selected PMI');
title('Selected PMI versus subframe number');

figure;
subplot(2,1,1);
plot(cqipmiXaxis,SINRReport,'rx-');
xlabel('Subframe number');
ylabel('Estimated SINR (dB)');
title('Estimated SINR (1st codeword) versus subframe number');
hold on;
subplot(2,1,2);
plot(cqipmiXaxis,CQIReport,'bo-');
xlabel('Subframe number');
ylabel('Selected CQI Index');
title('Selected CQI Index (1st codeword) versus subframe number');

Избранная библиография

  1. 3GPP TS 36.101 «Радиопередача и прием пользовательского оборудования (UE)»

  2. 3GPP TS 36.213 «Процедуры физического слоя»

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте