Введение

Согласно TR 22.872 [1], эти варианты использования 5G требуют нахождения точного и местоположения в реальном времени узлов в беспроводной сети:

Чтобы найти положение узла, нисходящие опорные сигналы используются в стороне оборудования пользователя (UE). Существующие нисходящие опорные сигналы, как опорный сигнал информации о состоянии канала и сигналы синхронизации, не используются для оценки положения из-за этих ограничений:

Преодолеть эти ограничения, 3GPP ввело новый опорный сигнал, названный PRS в Релизе 16 спецификации 5G с высокой плотностью RE и со свойствами корреляции лучше, чем тот из существующих опорных сигналов из-за диагонального или ступенчатого PRS шаблон RE. Hearability PRS достигается с концепцией, названной, отключая звук. С отключением звука PRS несколько ячеек передают PRS скоординированным способом путем отключения звука соответствующих случаев передачи PRS, чтобы избежать интерференции от соседних элементов. Этот пример демонстрирует аспекты частоты времени PRS и показывает, как сконфигурировать отключение звука PRS.

Согласно 3GPP стандарт, можно сконфигурировать UE с одним или несколькими нисходящими PRS, располагающими настройки слоя частоты. PRS, располагающий слой частоты, задан как набор наборов ресурсов PRS с каждым набором ресурсов PRS, задающим набор ресурсов PRS. Все наборы ресурсов PRS, заданные в PRS, располагающем слой частоты, сконфигурированы этими общими параметрами:

5G Toolbox™ предлагает генерацию символов и индексов PRS с объектом nrPRSConfig настройки и функции nrPRS и nrPRSIndices. nrPRSConfig возразите связывает все параметры, связанные с набором ресурсов PRS.

Конфигурация слота PRS

Эти свойства nrPRSConfig возразите управляют конфигурацией слота PRS.

Рисунок 1 иллюстрирует случай набора ресурсов PRS с 2 ресурсами PRS. Период набора ресурсов PRS является 10 пазами, и смещение набора ресурсов PRS является 3 пазами (на основе 0). Первое смещение ресурса PRS является 1 пазом (на основе 0), и второе смещение ресурса PRS является 4 пазами (на основе 0). Фактор повторения ресурса PRS равняется 2 (что означает, что каждый ресурс PRS повторяется дважды во всех экземплярах набора ресурсов PRS), и разрыв времени ресурса PRS равняется 2 (что означает смещение 2 пазов).

Сконфигурируйте параметры конфигурации слота PRS и постройте сетку несущей на уровне паза, чтобы подсветить пазы, в которых присутствуют ресурсы PRS.

% Set carrier parameters
carrier = nrCarrierConfig;
carrier.SubcarrierSpacing = 15;
carrier.CyclicPrefix = 'Normal';

% Set parameters related to PRS slot configuration
prs = nrPRSConfig;
prs.PRSResourceSetPeriod = [10 3];
prs.PRSResourceOffset = [1 4];
prs.PRSResourceRepetition = 2;
prs.PRSResourceTimeGap = 2;
numSlots = 43;                                       % Consider 43 slots to compare the plot with Figure 1
plotTitle = 'PRS Slot Configuration';
plotGrid(carrier,prs,numSlots,'SlotFill',plotTitle); % Slot numbers on the x-axis of the MATLAB plot are 1-based

Настройка отключения звука PRS

Можно отключить звук ресурса PRS двумя способами:

MutingPattern1: Бинарный вектор, который управляет отключением звука экземпляров набора ресурсов PRS. Каждый элемент в бинарном векторе управляет отключением звука всех ресурсов PRS в экземпляре набора ресурсов PRS (один экземпляр соответствует одному периоду набора ресурсов PRS). Первый элемент в бинарном векторе соответствует первому экземпляру набора ресурсов PRS, второй элемент соответствует второму экземпляру набора ресурсов PRS и так далее.

Рисунок 2 иллюстрирует случай отключения звука опции 1 комбинации двоичных разрядов как [1 0] в дополнение к предыдущей конфигурации слота PRS, которую показывают в рисунке 1. В этом случае эффективная опция 1 комбинации двоичных разрядов отключения звука на уровне экземпляра набора ресурсов PRS [1 0 1 0 1 0...], который является повторным шаблоном MutingPattern1.

Тело заполняет фигуру, представляет экземпляры набора ресурсов PRS, которые передаются, и трафаретная заливка на рисунке представляет экземпляры набора ресурсов PRS, которые отключены звук или не переданы.

MutingBitRepetition: Количество последовательных экземпляров набора ресурсов PRS (говорят N), соответствие одному элементу MutingPattern1 бинарный вектор. Первый элемент в MutingPattern1 бинарный вектор соответствует последовательным экземплярам N набора ресурсов PRS, второй элемент соответствует следующим последовательным экземплярам N набора ресурсов PRS и так далее.

Рисунок 3 иллюстрирует случай отключения звука опции 1 шаблона как [1 0] и отключения звука битного фактора повторения как 2 в дополнение к предыдущей конфигурации слота PRS, которую показывают в рисунке 1. Этими параметрами эффективная комбинация двоичных разрядов отключения звука на уровне экземпляра набора ресурсов PRS [1 1 0 0 1 1 0 0...].

MutingPattern2: Бинарный вектор, который управляет отключением звука индексов повторения ресурса PRS во всех активных экземплярах набора ресурсов PRS. Первый элемент в бинарном векторе соответствует первому индексу повторения ресурса PRS, второй элемент соответствует второму индексу повторения ресурса PRS и так далее. Длина бинарного вектора равна значению PRSResourceRepetition свойство и тот же бинарный вектор применимы ко всем ресурсам PRS в наборе ресурсов PRS.

Рисунок 4 иллюстрирует случай отключения звука опции 2 комбинации двоичных разрядов как [0 1] в дополнение к предыдущей конфигурации слота PRS, которую показывают в рисунке 1. В этом случае эффективная опция 2 комбинации двоичных разрядов отключения звука на уровне индекса повторения ресурса PRS [0 1 0 1 0 1...], который является повторным шаблоном MutingPattern2.

Когда вы конфигурируете обоих MutingPattern1 и MutingPattern2 свойства, эффективная комбинация двоичных разрядов отключения звука равна побитовому И отключения звука опции 1 комбинации двоичных разрядов и отключения звука опции 2 комбинации двоичных разрядов.

Рисунок 5 иллюстрирует случай отключения звука опции 1 комбинации двоичных разрядов как [1 0], отключение звука битного фактора повторения как 2 и отключение звука опции 2 комбинации двоичных разрядов как [0 1] в дополнение к предыдущей конфигурации слота PRS, которую показывают в рисунке 1. Этими параметрами эффективная опция 1 комбинации двоичных разрядов отключения звука на уровне экземпляра набора ресурсов PRS [1 1 0 0 1 1...], и эффективная опция 2 комбинации двоичных разрядов отключения звука на уровне индекса повторения ресурса PRS [0 1 0 1 0 1...].

Для заданной настройки, когда количество ресурсов PRS равняется 2 и фактору повторения ресурса PRS, 2, один экземпляр набора ресурсов PRS содержит четыре экземпляра ресурса. И ниже опция 1 комбинации двоичных разрядов отключения звука и опция 2 комбинации двоичных разрядов отключения звука на уровне индекса повторения ресурса PRS:

Отключение звук опции 1 комбинации двоичных разрядов при повторении ресурса PRS индексирует уровень, binaryVec1 = [1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1...].

Отключение звук опции 2 комбинации двоичных разрядов при повторении ресурса PRS индексирует уровень, binaryVec2 = [0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1...].

Эффективная комбинация двоичных разрядов отключения звука на уровне индекса повторения ресурса PRS является побитовым И binaryVec1 и binaryVec2, который равен [0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1...]. Можно наблюдать этот шаблон в рисунке 5.

Сконфигурируйте шаблоны отключения звука PRS в дополнение к предыдущей конфигурации слота PRS в prs. Код MATLAB генерирует ресурсы PRS как пустые для пазов, которые отключены звук. Этот пример подсвечивает пазы с отключенным звуком с легким оттенком в сгенерированных графиках для легкого сравнения с рисунками 2 - 5.

prs.MutingPattern1 = [1 0];                          % Use [] to disable the muting bit pattern option-1
prs.MutingBitRepetition = 2;
prs.MutingPattern2 = [0 1];                          % Use [] to disable the muting bit pattern option-2
plotTitle = 'PRS Slot and Muting Configurations';
plotGrid(carrier,prs,numSlots,'SlotFill',plotTitle); % Slot numbers on the x-axis of the MATLAB plot are 1-based

Временной интервал PRS и выделение частотного диапазона

Эти свойства nrPRSConfig возразите управляют выделением временного интервала ресурса PRS.

Символы OFDM, выделенные для ресурса PRS, заданы как $\mathit{l}={\mathit{l}}_{\mathrm{start}}^{\mathrm{PRS}},{\mathit{l}}_{\mathrm{start}}^{\mathrm{PRS}}+1,\dots ,{\mathit{l}}_{\mathrm{start}}^{\mathrm{PRS}}+{\mathit{L}}_{\mathrm{PRS}}-1$.

Рисунок 6 иллюстрирует случай, где количество символов OFDM, выделенных для ресурса PRS, равняется 6 и запуску, символ OFDM распределения ресурсов PRS равняется 3 (на основе 0).

Эти свойства nrPRSConfig возразите управляют выделением частотного диапазона ресурса PRS при гранулярности уровня RB.

Рисунок 7 иллюстрирует выделение частотного диапазона ресурса PRS и несущей.

Эти свойства nrPRSConfig возразите управляют выделением частотного диапазона ресурса PRS при гранулярности уровня RE.

Считайте количество символов OFDM выделенным для ресурса PRS как 6, запуск символ OFDM распределения ресурсов PRS как 3 (на основе 0), размер расчески PRS как 4, и смещение RE в первом символе OFDM как 2 (на основе 0). Для размера расчески PRS 4, относительные смещения RE следующего PRS символы OFDM вычисляются на основе строки 2 из таблицы в рисунке 8.

Для заданной настройки числа символа OFDM в рамках распределения ресурсов PRS $\mathit{l}-{\mathit{l}}_{\mathrm{start}}^{\mathrm{PRS}}=0,\dots ,5$ (на основе 0).

Из таблицы в рисунке 8, относительные смещения RE (${\mathit{k}}^{\prime }$) в PRS символы OFDM [0 2 1 3 0 2]. Стрелки в рисунке 9 подсвечивают эти относительные смещения. Рисунок показывает один PRB в одном пазе, чтобы подсветить шаблон уровня RE.

Эффективные смещения RE (второй термин $\mathit{k}$ вычисление, как задано в Разделе TS 38.211 7.4.1.7.3 [2]) в PRS символы OFDM $\mathrm{mod}\left({\mathit{k}}_{\mathrm{offset}}^{\mathrm{PRS}}+{\mathit{k}}^{\prime },{\mathit{K}}_{\mathrm{comb}}^{\mathrm{PRS}}\right)=\mathrm{mod}\left(\left[243524\right],4\right)=\left[203120\right]$ (на основе 0).

Сконфигурируйте RE и выделение уровня символа PRS. Чтобы наблюдать шаблон частотного диапазона на уровне RE, этот код использует один PRB в одном пазе.

carrier.NSizeGrid = 1;
prs = nrPRSConfig;
prs.NumPRSSymbols = 6;
prs.SymbolStart = 3;
prs.NumRB = 1;
prs.RBOffset = 0;
prs.CombSize = 4;
prs.REOffset = 2;
numSlots = 1;                                      % Consider one slot to highlight the RE pattern in the MATLAB plot
plotTitle = 'PRS Resource Elements Configuration';
plotGrid(carrier,prs,numSlots,'REFill',plotTitle); % OFDM symbol and subcarrier numbers in the MATLAB plot are 1-based
grid on;
grid minor;

Идентичность последовательности PRS

NPRSID свойство nrPRSConfig объект используется в инициализации псевдослучайной двоичной последовательности, чтобы сгенерировать символы PRS, как задано в Разделе TS 38.211 7.4.1.7.2 [2].

Итоговое и дальнейшее исследование

Пример показывает, как сконфигурировать аспекты частоты времени PRS и как различные настройки набора ресурсов PRS влияют на структуру частоты времени PRS.

Сконфигурируйте несколько ресурсов PRS с различным временем и аспектами выделения частоты и аспектами конфигурации слота, и затем наблюдайте изменения положений RE и назначения слотов. Попробуйте различные настройки отключения звука (различные комбинации отключения звука опции 1 комбинации двоичных разрядов и опции 2), и затем смотрите изменения сетки.

Ссылки

Локальные функции

Этот пример использует эти локальные функции, чтобы построить аспекты частоты времени всех ресурсов PRS, сконфигурированных в наборе ресурсов PRS.

function plotGrid(carrier,prs,numSlots,flag,imTitle)
%   plotGrid(CARRIER,PRS,NUMSLOTS,FLAG,IMTITLE) plots the carrier grid by
%   considering these inputs:
%
%   CARRIER  - Carrier specific configuration object
%   PRS      - Positioning reference signal configuration object
%   NUMSLOTS - Number of slots over which the function plots the
%              carrier grid
%   FLAG     - Flag to consider the plot style, specified as
%              'SlotFill' or 'REFill'. The 'SlotFill' option highlights the
%              slots in which the PRS is present. The 'REFill' option
%              highlights the REs in which the PRS is present.
%   IMTITLE  - Title for the plot

    [transmittedSlots,mutedSlots] = getTransmittedAndMutedSlots(carrier,prs,numSlots); % Of size numSlots-by-numRes
    numRes = size(transmittedSlots,2);
    rng(37);                  % Set RNG state for repeatability
    tempColors = reshape(rand((numRes-2)*3,1),[],3);
    map = [1 1 1;...          % White color
           0 0 0.6667;...     % Blue color
           1 0 0;...          % Red color
           tempColors];
    resScalings = 1:numRes+1; % 1 for white color, 2 for blue color, and 3 for red color, and so on
    prsREGrid = zeros(carrier.NSizeGrid*12,carrier.SymbolsPerSlot*numSlots);
    prsSlotGrid = resScalings(1)*ones(carrier.NSizeGrid*12,numSlots);                  % For white background

    figure();
    % Plot PRS slot grid
    image(abs(prsSlotGrid));

    % Apply colormap to image
    colormap(map);

    for slotIdx = 0:numSlots-1
        if strcmpi(flag,'REFill')
            carrier.NSlot = slotIdx;
            ind = nrPRSIndices(carrier,prs,'OutputResourceFormat','cell');
            sym = nrPRS(carrier,prs,'OutputResourceFormat','cell');
            slotGrid = nrResourceGrid(carrier);
            for resIdx = 1:numel(ind)
                slotGrid(ind{resIdx}) = resScalings(resIdx+1)*abs(sym{resIdx});
            end
            prsREGrid(:,(1:carrier.SymbolsPerSlot)+carrier.SymbolsPerSlot*slotIdx) = slotGrid;

            % Replace all zero values of carrier grid with proper scaling
            % for white background
            prsREGrid(prsREGrid == 0) = resScalings(1);

            % Plot carrier grid
            image(abs(prsREGrid));
            axis xy;

            % Apply colormap to image
            colormap(map);

            % Add labels to x-axis and y-axis
            xlabel('OFDM Symbols');
            ylabel('Subcarriers');

            % Generate lines
            L = line(ones(numRes),ones(numRes),'LineWidth',8);
            % Index color map and associate selected colors with lines
            set(L,{'color'},mat2cell(map(resScalings(2:end),:),ones(1,numRes),3));
            % Create legend
            legendNames = cell(1,numRes);
            for resIdx = 1:numRes
                legendNames{resIdx} = ['PRS resource #' num2str(resIdx)];
            end
            legend(legendNames{:});
        else % 'SlotFill'
            axis xy;
            hold on;
            for resIdx = 1:numRes
                ismuted = mutedSlots(slotIdx+1,resIdx);
                isTransmitted = transmittedSlots(slotIdx+1,resIdx);
                temp = [slotIdx+1 slotIdx+1];
                color = map(resIdx+1,:);
                if isTransmitted
                    hT(resIdx) = patch([temp(1)-0.5 temp(1)-0.5 temp(end)+0.5 temp(end)+0.5],[1 624 624 1],...
                        color,'LineStyle','none'); %#ok<AGROW>
                end
                if ismuted
                    hM(resIdx) = patch([temp(1)-0.5 temp(1)-0.5 temp(end)+0.5 temp(end)+0.5],[1 624 624 1],...
                        color,'LineStyle','none','FaceAlpha',0.5); %#ok<AGROW>
                end
            end
        end
    end

    % Add title to image
    title(imTitle);
    if strcmpi(flag,'SlotFill')
        % Add labels to x-axis and y-axis
        xlabel('Slots');
        ylabel('Subcarriers');

        % Create legend
        legendNames = cell(1,numRes);
        legendNamesTxRes = cell(1,numRes);
        legendNamesMutedRes = cell(1,numRes);
        for resIdx = 1:numRes
            legendNames{resIdx} = ['PRS resource #' num2str(resIdx)];
            legendNamesTxRes{resIdx} = ['Transmitted instance of PRS resource #' num2str(resIdx)];
            legendNamesMutedRes{resIdx} = ['Muted instance of PRS resource #' num2str(resIdx)];
        end
        if sum(mutedSlots(:)) > 0
            legend([hT hM],[legendNamesTxRes legendNamesMutedRes]);
        else
            legend(hT,legendNames);
        end
    end
end

function [transmittedSlots,mutedSlots] = getTransmittedAndMutedSlots(carrier,prs,numSlots)
%   [TRANSMITTEDSLOTS,MUTEDSLOTS] = getTransmittedAndMutedSlots(CARRIER,PRS,NUMSLOTS)
%   returns logical arrays to give information about transmitted slots
%   TRANSMITTEDSLOTS and muted slots MUTEDSLOTS for all PRS resources by
%   considering these inputs:
%
%   CARRIER  - Carrier specific configuration object
%   PRS      - Positioning reference signal configuration object
%   NUMSLOTS - Number of slots for which the output is returned

    % Take copy of input PRS configuration to retain input muting
    % configuration unchanged for further processing
    prs1 = prs;

    % Extract PRS configuration without considering muting aspects
    prs1.MutingPattern1 = [];
    prs1.MutingBitRepetition = 2;
    prs1.MutingPattern2 = [];
    numResOffVal = numel(prs1.PRSResourceOffset);
    numSymStartVal = numel(prs1.SymbolStart);
    numPRSSymVal = numel(prs1.NumPRSSymbols);
    numREOffVal = numel(prs1.REOffset);
    numNPRSIDVal = numel(prs1.NPRSID);

    % Calculate the number of PRS resources configured in a PRS
    % resource set
    numRes = max([numResOffVal, numSymStartVal, numPRSSymVal, ...
        numREOffVal, numNPRSIDVal]);
    PRSPresenceWithOutMuting = zeros(numSlots,numRes);
    for slotIdx = 0:numSlots-1
        carrier.NSlot = slotIdx;
        [~,PRSPresence] = nr5g.internal.validateAndSchedulePRS(carrier,prs1);
        PRSPresenceWithOutMuting(slotIdx+1,:) = PRSPresence;
    end

    % Consider PRS configuration with muting aspects
    prs1.MutingPattern1 = prs.MutingPattern1;
    prs1.MutingBitRepetition = prs.MutingBitRepetition;
    prs1.MutingPattern2 = prs.MutingPattern2;
    PRSPresenceWithMuting = zeros(numSlots,numRes);
    for slotIdx = 0:numSlots-1
        carrier.NSlot = slotIdx;
        [~,PRSPresence] = nr5g.internal.validateAndSchedulePRS(carrier,prs1);
        PRSPresenceWithMuting(slotIdx+1,:) = PRSPresence;
    end

    % Identify transmitted and muted slots based on PRS scheduling
    transmittedSlots = PRSPresenceWithMuting;                                 % Of size numSlots-by-numRes
    mutedSlots = PRSPresenceWithOutMuting ~= PRSPresenceWithMuting;           % Of size numSlots-by-numRes
end