Введение

3GPP ввел новый воздушный интерфейс, NB-IoT, оптимизированный для низкой машины скорости передачи данных вводят коммуникации, Усовершенствованные LTE Pro Релиз 13. NB-IoT предоставляет стоимость и улучшения КПД степени, когда это избегает потребности в сигнализации комплекса, наверху требуемой для других основанных на LTE систем.

Можно использовать LTE Toolbox, чтобы сгенерировать комплексные основополосные формы волны восходящего канала стандартного совместимого NB-IoT, представляя узкополосную несущую на 180 кГц, подходящую для приложений измерения и теста. Каналы физического уровня восходящего канала NB-IoT и сигналы:

В этом примере мы демонстрируем выделение NPRACH в сетке ресурса и генерацию форм волны NPRACH. А именно, этот пример считает аспект дуплекса деления частоты NB-IoT PRACH заданным в LTE Усовершенствованным Pro Релизом 15. Это упоминается как тип 1 структуры системы координат в Разделе TS 36.211 10.0.1 [1].

Пример генерирует комплексную основополосную форму волны наряду с заполненной сеткой, содержащей сигнал NPRACH.

Выделение NPRACH

Этот раздел предоставляет полное описание выделения NPRACH вовремя и частоты.

От момента времени представления передача NPRACH задана как NRep повторения преамбул NPRACH, в которых преамбула NPRACH задана в виде набора P группы символов. Раздел TS 36.211 10.1.6.1 задает группу символов как последовательность N идентичным символам предшествует циклический префикс. Поэтому группа символов, а не символ OFDM, может быть рассмотрена как атомарный модуль NPRACH. Длительность группы символов NPRACH является функцией формата преамбулы, как описано в таблице 10.1.6.1-1 TS 36.211. Этот рисунок показывает схематическую из групп символов для трех форматов преамбулы NPRACH.

С точки зрения частоты NPRACH характеризуется передачей одно тона со скачкообразным движением частоты и расстоянием между поднесущими, заданным в таблице 10.1.6.2-1 TS 36.211. Каждая группа символов занимает одну поднесущую, после шаблона скачкообразного движения частоты, описанного в Разделе TS 36.211 10.1.6.1. SubcarrierOffset задает местоположение частоты первой поднесущей, выделенной NPRACH. NumSubcarriers задает общее количество поднесущих, выделенных NPRACH. Среди тех местоположение поднесущей первой группы символов первой преамбулы определяется NInit. Для всех последующих преамбул частота первой группы символов каждой преамбулы NPRACH зависит от псевдослучайной последовательности, заданной в Разделе TS 36.211 7.2 и инициализированный NNCellID. Этот рисунок показывает схематический из шаблона скачкообразного движения частоты для первых двух повторений формата 0 преамбулы, учитывая настройку NPRACH, используемую в этом примере. Вы видите, что первые группы символов этих двух преамбул занимают различные поднесущие.

Настройка NPRACH

В этом разделе мы конфигурируем параметры, требуемые для генерации NPRACH. Для списка всех позволенных областей значений для параметров в ue и chs структуры, смотрите lteNPRACH.

% Define the user equipment (UE) parameters
ue = struct();
ue.NBULSubcarrierSpacing = '15kHz'; % Uplink subcarrier spacing ('3.75kHz', '15kHz')
ue.NNCellID = 0;                    % Narrowband cell identity
ue.Windowing = 0;                   % Number of time-domain samples over which the function applies windowing and overlapping of OFDM symbols.
                                    % Set Windowing to empty ([]) to use its default value.

% Define the channel parameters
chs = struct();
chs.NPRACHFormat = '0';    % Preamble format ('0','1','2')
chs.Periodicity = 80;      % NPRACH resource periodicity in ms
chs.SubcarrierOffset = 12; % Frequency location of the first subcarrier allocated to NPRACH
chs.NumSubcarriers = 24;   % Number of subcarriers allocated to NPRACH
chs.NRep = 8;              % Number of NPRACH repetitions
chs.StartTime = 8;         % NPRACH starting time in ms
chs.NInit = 2;             % Initial subcarrier for NPRACH
chs.NPRACHPower = 30;      % NPRACH power scaling in dB for plot visualization

Генерация сигналов NB-IoT PRACH

В этом разделе мы создаем сетку ресурса NPRACH и форму волны временного интервала. Пример генерирует форму волны, которая охватывает chs.Periodicity миллисекунды и производятся с той же частотой дискретизации, используемой для восходящих сигналов с расстоянием между поднесущими, данным ue.NBULSubcarrierSpacing.

[waveform,info,resourceGrid] = lteNPRACH(ue,chs);

Постройте переданную сетку

Постройте сетку ресурса NPRACH. Можно наблюдать шаблон скачкообразного движения частоты символов NPRACH. Обратите внимание на то, что график сетки ресурса использует уровни мощности NPRACH, чтобы присвоить цвета элементам ресурса. Чтобы отключить график сетки ресурса, установите значение displayGrid к 'off'.

displayGrid = 'on'; % Display the NPRACH resource grid ('on','off')
hNPRACHResourceGridPlot(chs,resourceGrid,displayGrid);

Итоговое и дальнейшее исследование

В этом примере показано, как сгенерировать форму волны временного интервала и визуализировать сетку ресурса для одной настройки NB-IoT PRACH. Сгенерированная форма волны NPRACH охватывает chs.Periodicity миллисекунды и производятся с той же частотой дискретизации, используемой для восходящих сигналов с расстоянием между поднесущими, данным ue.NBULSubcarrierSpacing. Это позволяет вам генерировать форму волны NPRACH и добавлять его в существующую форму волны восходящего канала NB-IoT. Для получения дополнительной информации о генерации формы волны восходящего канала NB-IoT, смотрите Генерацию сигналов Восходящего канала NB-IoT.

Выбранная библиография

Локальные функции

Этот пример использует эту локальную функцию:

function hNPRACHResourceGridPlot(chs,resourceGrid,displayGrid)
%hNPRACHResourceGridPlot Plots the NPRACH resource grid
%   hNPRACHResourceGridPlot(CHS,RESOURCEGRID,DISPLAYGRID) plots the NPRACH
%   resource grid. Set DISPLAYGRID to 'off' to disable the plot of the
%   resource grid.

    if strcmpi(displayGrid,'on')
        figure
        
        % Create an image of the NPRACH resource grid
        im = image(resourceGrid);
        
        % Adjust plot colors, axes, and add title and labels
        cmap = parula(64);
        colormap(im.Parent,cmap);
        axis xy;
        xlabel('OFDM symbols')
        ylabel('Subcarriers')
        title(sprintf('NB-IoT PRACH RE Grid (Format = ''%s'')',chs.NPRACHFormat))
       
    end
end