Генерация сигналов восходящего канала UMTS

В этом примере показано, как сгенерировать FRC HSUPA с помощью LTE Toolbox™.

Введение

LTE Toolbox может использоваться, чтобы сгенерировать стандартные совместимые W-CDMA/HSPA/HSPA + восходящий и нисходящий комплексные формы волны основной полосы, включая предварительно определенные строения для стандартных определенных каналов измерения. Для восходящего канала это включает опорные каналы измерения (RMC) и фиксированный опорный канал (FRC), определенные в TS25.141 [1].

Этот пример демонстрирует, как две связанные с восходящей линией связи функции, umtsUplinkReferenceChannels и umtsUplinkWaveformGenerator, объедините, чтобы поддержать эту функцию. Мы покажем, как они могут сгенерировать сигнал FRC для тестирования HSUPA с помощью одной из предварительно определенных строений. Мы также представляем явный код MATLAB ®, который перечисляет все параметры генератора восходящей линии связи, настроенные для этого конкретного канала измерения. FRC определены в TS25.141, приложение A.10 [1]. Этот код также предоставляет полезный шаблон для полной индивидуальной настройки формы сигнала.

The umtsUplinkWaveformGenerator функция может сгенерировать пользовательские формы волны W-CDMA/HSPA/HSPA + с помощью перечисленных ниже каналов физического слоя. Также могут быть сконфигурированы произвольные составные транспортные каналы (CCTrCH). Формы выхода являются циклическими для непрерывного воспроизведения в симуляции или через тестовое оборудование.

Поддерживаемые физические каналы:

  • Выделенный канал физических данных (DPDCH)

  • Выделенный физический канал управления (DPCCH)

  • Выделенный канал физических данных E-DCH (E-DPDCH)

  • Выделенный канал физического управления E-DCH (E-DPCCH)

  • Выделенный канал управления, сопоставленный с передачей HS-DSCH (HS-DPCCH)

Поддерживаемые транспортные каналы:

  • Выделенный канал (DCH)

  • Расширенный выделенный канал (E-DCH)

Обработка физического канала определяется в TS25.211 и TS25.213 [2] [4]. Обработка для транспортных каналов определена в TS25.212 [3].

Сгенерированные формы волны могут использоваться для ряда приложений:

  • Золотая ссылка для реализаций передатчика

  • Проверка приемника и разработка алгоритмов

  • Тестирование оборудования и программных средств RF

Более подробное описание взаимодействия сигналов с внешним оборудованием см. в разделе Генерация и передача сигналов с помощью LTE Toolbox с оборудованием для тестирования и измерения.

Генерация сигналов W-CDMA/HSPA/HSPA +

Функция генератора формы волны umtsUplinkWaveformGenerator требует одну иерархическую структуру MATLAB, которая задает набор всех параметров для физических и транспортных каналов, имеющихся в выход форме волны.

Тулбокс включает функцию umtsUplinkReferenceChannels который может вернуть полностью заполненную структуру параметров для всех предварительно сконфигурированных эталонных каналов измерения (RMC) и фиксированных эталонных каналов (FRC).

Путем объединения двух функций эти стандартные определенные формы волны измерения могут быть сгенерированы легко. Предварительно сконфигурированные параметры, возвращенные из umtsUplinkReferenceChannels может также использоваться в качестве отправной точки для настройки параметра, например, изменения выходной фильтрации, уровней мощности канала или даже опорной конфигурации CCTrCH, перед вызовом функции генератора. Если требуется полное управление параметром формы волны, этот пример включает код MATLAB ниже, который перечисляет все возможные параметры восходящего канала. Следующая схема показывает шаги.

FRC1 генерацию с использованием предварительно настроенной структуры параметра

The umtsUplinkReferenceChannels функция требует, чтобы номер FRC был задан как показано ниже. Допустимые значения FRC: 'FRC1', 'FRC2', 'FRC3', 'FRC4', 'FRC5', 'FRC6', 'FRC7' и 'FRC8'. Область структуры output preconfigParams является предварительно построенной строением для FRC1 и затем может использоваться, чтобы сгенерировать стандартную определенную сигнал FRC путем вызова umtsUplinkWaveformGenerator функция.

frc = 'FRC1';     % FRC number
preconfigParams = umtsUplinkReferenceChannels(frc);        % Get FRC parameters
frcWaveform = umtsUplinkWaveformGenerator(preconfigParams);% Generate FRC waveform

Определение FRC с использованием полного списка параметров

В этом разделе мы создадим структуру строения FRC1 с нуля и покажем, что это идентично структуре, заданной с помощью umtsUplinkReferenceChannels функция, как показано выше. The uplinkParams структура, заданная ниже, имеет полный список параметров, поддерживаемых umtsUplinkWaveformGenerator функция и поэтому может также использоваться в качестве шаблона для создания пользовательских осциллограмм, когда большой набор значений параметров должен быть изменен по сравнению со структурой, выходящей по umtsUplinkReferenceChannels.

% FRC definition from scratch
% General settings
uplinkParams.TotFrames = 1;                     % Number of frames to be generated
uplinkParams.ScramblingCode = 1;                % Scrambling code
uplinkParams.FilterType = 'RRC';                % Enable the RRC filter
uplinkParams.OversamplingRatio = 4;             % Oversampling set to 4
uplinkParams.NormalizedPower = 'Off';           % No power normalization

% Define Uplink Dedicated Physical Data Channel (DPDCH)
uplinkParams.DPDCH.Enable = 'On';               % Enable DPDCH
uplinkParams.DPDCH.SlotFormat = 2;              % DPDCH slot format
uplinkParams.DPDCH.CodeCombination = 64;        % DPDCH spreading factor
uplinkParams.DPDCH.Power = 0;                   % Power in dB
uplinkParams.DPDCH.DataSource = 'CCTrCH';       % DPDCH data source is CCTrCH
% DPDCH carries the Coded Composite Transport Channel (CCTrCH) containing
% one or more transport channels. Since DPDCH source is specified as
% CCTrCH, define the CCTrCH containing DTCH and DCCH transport channels
% Build DTCH definition
TrCH(1).Name = 'DTCH';                          % Name of the transport channel
TrCH(1).CRC = '16';                             % CRC type
TrCH(1).CodingType = 'conv3';                   % The coding type and rate
TrCH(1).RMA = 256;                              % Rate matching attribute
TrCH(1).TTI = 20;                               % TTI in ms
TrCH(1).DataSource = 'PN9-ITU';                 % Tr channel data source
TrCH(1).ActiveDynamicPart = 1;                  % Index to active dynamic part
TrCH(1).DynamicPart(1) = struct('BlockSize',244,'BlockSetSize',244); % 1x244 blocks
% Build DCCH definition
TrCH(2).Name = 'DCCH';                          % Name of the transport channel
TrCH(2).CRC = '12';                             % CRC type
TrCH(2).CodingType = 'conv3';                   % The coding type and rate
TrCH(2).RMA = 256;                              % Rate matching attribute
TrCH(2).TTI = 40;                               % TTI in ms
TrCH(2).DataSource = 'PN9-ITU';                 % Tr channel data source
TrCH(2).ActiveDynamicPart = 1;                  % Index to active dynamic part
TrCH(2).DynamicPart(1) = struct('BlockSize',100,'BlockSetSize',100);   % 1x100 blocks
% Finalize CCTrCH structure array using the TrCH structures defined above
uplinkParams.DPDCH.CCTrCH.Name = 'DCH';         % Name of the CCTrCH
uplinkParams.DPDCH.CCTrCH.TrCH = TrCH;          % Assign DTCH/DCCH to CCTrCH

% Define DPCCH
uplinkParams.DPCCH.Enable = 'On';               % Enable DPCCH
uplinkParams.DPCCH.SlotFormat = 0;              % Slot format number
uplinkParams.DPCCH.Power = -5.46;               % Power in dB
uplinkParams.DPCCH.TPCData = 1;                 % TPC value
uplinkParams.DPCCH.TFCI = 0;                    % TFCI value
uplinkParams.DPCCH.FBIData = 0;                 % FBI value

% Define HSUPA channels
uplinkParams.HSUPA.Enable = 'On';               % Enable HSUPA channels
uplinkParams.HSUPA.CodeCombination = [4 4];     % E-DPDCH spreading factors
uplinkParams.HSUPA.EDPDCHPower = -5.46+12.04;   % Power in dB
uplinkParams.HSUPA.EDPCCHPower = -5.46+6.02;    % Power in dB
uplinkParams.HSUPA.RSNSequence = 0;             % RSN value
uplinkParams.HSUPA.ETFCI = 0;                   % E-TFCI value
uplinkParams.HSUPA.HappyBit = 0;                % Happy Bit value
uplinkParams.HSUPA.DataSource = 'EDCH';         % Data source is E-DCH
uplinkParams.HSUPA.EDCH.BlockSize = 2706;       % E-DCH transport block size
uplinkParams.HSUPA.EDCH.TTI = 2;                % E-DCH TTI in ms
uplinkParams.HSUPA.EDCH.Modulation = 'BPSK';    % Modulation scheme
uplinkParams.HSUPA.EDCH.DataSource = 'PN9-ITU'; % E-DCH Data source

% Define HS-DPCCH, but disable for FRC1 generation
uplinkParams.HSDPCCH.Enable = 'Off';            % Disable HS-DPCCH
uplinkParams.HSDPCCH.Power = 0;                 % Power in dB
uplinkParams.HSDPCCH.CQI = 0;                   % CQI value
uplinkParams.HSDPCCH.HARQACK = 1;               % HARQ ACK bit value
uplinkParams.HSDPCCH.UEMIMO = 0;                % UE not in MIMO mode

% The structure defined above can be used to generate the waveform:
frcWaveform2 = umtsUplinkWaveformGenerator(uplinkParams);

% For completeness we can see that the FRC definition structures obtained
% by the above two parameterization approaches are identical
if(isequal(uplinkParams,preconfigParams))
    disp(['FRC1 definitions generated with and without using ' ...
    'umtsUplinkReferenceChannels function are the same.']);
end
FRC1 definitions generated with and without using umtsUplinkReferenceChannels function are the same.

Сравнение формы волны

Сравните формы волны, сгенерированные с помощью обоих подходов, описанных выше, и увидите, что сгенерированные формы волны идентичны

if(isequal(frcWaveform,frcWaveform2))
    disp(['FRC1 waveforms generated with and without using' ...
    ' umtsUplinkReferenceChannels function are the same.']);
end
FRC1 waveforms generated with and without using umtsUplinkReferenceChannels function are the same.

Спектр графика

Постройте график спектра временного интервала сигнала frcWaveform.

chiprate = 3.84e6;   % Chip rate of the baseband waveform
spectrumPlot = dsp.SpectrumAnalyzer('SampleRate', chiprate*uplinkParams.OversamplingRatio,...
                                    'AveragingMethod','Exponential','ForgettingFactor',0.99,...
                                    'YLimits',[-100,40]);
spectrumPlot.Title = sprintf('Spectrum of Fixed Reference Channel %s waveform', frc);
spectrumPlot(frcWaveform);

Избранная библиография

  1. 3GPP TS 25.141 «Проверка соответствия базовой станции (BS) (FDD)»

  2. 3GPP ТС 25.211 «Физические каналы и отображение транспортных каналов на физические каналы (FDD)»

  3. 3GPP TS 25.212 «Мультиплексирование и канальное кодирование (FDD)»

  4. 3GPP TS 25.213 «Расширение и модуляция (FDD)»