Генерация LTE сигналов

LTE System Toolbox™ даёт возможность генерировать сигналы намного легче. Сгенерированный сигнал может быть использован при решении ряда задач, таких как, проверка СВЧ компонентов на реалистичном LTE сигнале, оценка влияния LTE сигнала на другие беспроводные системы (или наоборот), так же, тестирование на корректную работу LTE приёмника.

LTE System Toolbox™ предоставляет полностью управляемую генерацию LTE сигнала включая, контрольно-измерительные каналы (reference measurement channels, RMCs), опорные каналы (fixed reference channels, FRCs), восходящий [1] и нисходящий каналы [2], а также, нисходящие E-UTRA тестовые модели (E-UTRA test models, E-TM) [3] Section 6.1.

Этот пример показывает, как используя интерактивные GUI или простой MATLAB код, можно сгенерировать соответствующие E-TM сигналы LTE стандарта, такие как, RMC для восходящего и нисходящего каналов. Также, будут продемонстрированы особенности сгенерированного сигнала во временной и частотной областях.

Генерация RMC нисходящего канала

3GPP описывает множество опорных сигналов, соответствующих стандарту (RMC, FRC и E-TM). Они описаны в спецификации TS 36.101 [1].

Во вкладке APPS можно найти приложение LTE Downlink RMC Generator или ввести в командной строке lteRMCDLTool и MATLAB запустит специальное приложение для генерации RMC сигналов.

В появившемся GUI можно выбрать один из поддерживаемых RMC, например, R.13 (рисунок 1). Так же, ниже можно настроить многое другие параметры сигнала.

Рисунок 1. Выбор RMC канала в LTE RMC генераторе

После выбора RMC канала, все остальные параметры настраиваются в соответствии со спецификацией 3GPP TS 36.101 [1]. Для R.13 количество ресурсных блоков равно 50, количество антенн равно 4 и т.д. Сигнал, соответствующий стандарту, легка может быть сгенерирован нажатием кнопки Generate waveform.

Отображение 10 подфреймов R.13 RMC сигнала

На рисунке 2 изображена действительная часть десяти подфреймов комплексного сигнала для контрольно-измерительного канала №13 (RMC R.13). Необходимо отметить следующие особенности:

• R.13 подразумевает четыре сигнала для каждой из передающих антенн, то есть на рисунке 2 изображены сразу четыре сигнала;
• шестой по счёту подфрейм содержит пропуски, в соответствии с таблицей A.3.4.2.2-1 [1], согласно этой таблицы шестой по счёту подфрейм не должен содержать какую-либо информацию в физическом нисходящем общем канале (PDSCH);
• в шестом подфрейме наблюдается сигнал тёмно-синего цвета так как первичный и вторичный синхронизирующие сигналы (PSS и SSS) расположены именно в этом подфрейме и передаются только с одной антенны.

Рисунок 2. Вещественная составляющая комплексного сигнала для контрольно-измерительно канала №13 (RMC R.13)

На рисунке 3 показано, что 50 ресурсных блоков RMC R.13 занимают полосу сигнала в 10 МГц.

Рисунок 3. 50 ресурсных блоков RMC R.13 занимают полосу сигнала в 10 МГц

На рисунке 4 можно видеть абсолютные уровни на ресурсной сетке для нулевого антенного порта. Несколько уточняющих особенностей:

• отсутствие данных в подфрейме 5 (шестом по счёту), что характеризуется пониженной энергетикой;
• первичные и вторичные синхронизирующие последовательности (PSS и SSS) располагаются в центральной части частотного диапазона в подфреймах 0 и 5;
• PDSCH располагается в всем подфреймам кроме пятого и распределён по всему диапазону частот.

Рисунок 4. Абсолютные урони контрольно-измерительного канала №13 (RMC R.13) на ресурсной сетке для нулевого антенного порта.

Генерация нисходящего RMC канала из MATLAB Prompt

Следующие три строчки MATLAB кода генерируют точно такой же сигнал напрямую, без использования приложения. Данный код обеспечивает эффективный способ задания определённых особенностей сигналу и автоматизации генерации большого количества таких сигналов.

% Generate the configuration for R.13

rmc = lteRMCDL(‘R.13’);

% Generate a random signal to transmit

Data = randi([0 1], 1, sum(rmc.PDSCH.TrBlkSizes));

% Generate the standard-compliant data

[waveform, txgrid, RMCcfgOut] = lteRMCDLTool(rmc, Data);

Генерация восходящих FRC каналов

LTE System Toolbox поддерживает генерацию восходящих контрольных сигналов так же как и RMC, для этого используется lteRMCULTool приложение и функции.

Генерация сигналов для E-UTRA тестовых моделей (E-TM)

RMC и FRC сигналы удобно использовать для исследования пропускной способности LTE систем, как это указанно в [1] и [2]. Эти сигналы включают единственного пользователя, который обычно занимает весь диапазон.

Однако, тестирование характеристик передатчика требует более динамичных сигналов, таких как E-TM [3] section 6. В этих каналах, ресурсное распределение по пользователям (PDSCH) меняется с каждым подфреймом и может осуществляться передача для нескольких пользователей одновременно.

LTE System Toolbox позволяет легко генерировать E-TM модели при помощи lteTestModelTool. Так же, как для RMC и FRC сигналов, E-TM модели можно сгенерировать как при помощи приложения (Рисунок 5), так и с помощью функций, необходимо лишь выбрать между несколькими кликами мышки или несколькими строчками MATLAB кода.

Рисунок 5. lteTestModelTool интерактивное приложение.

Заключение

LTE System Toolbox предоставляет всеобъемлющий набор приложений и функций для лёгкого доступа к соответствующим стандарту сигналам.

Сигналы, сгенерированные как при помощи приложения, так и при помощи MATLAB кода, позволяют проводить полноценное тестирование как отдельных компонентов LTE систем (усилители, фильтры и т.д.) так и всю систему целиком.

Одно из главных удобств, помимо работающего «из коробки» эталонного образца, является то, что для получения сигнала, соответствующего стандарту, не требуется иметь глубокой экспертизы в LTE стандарте. Это означает, что теперь не специалисты LTE стандарта имеют возможность проверять их проекты в соответствии с требованиями без необходимости тратить время на детальное изучение спецификаций стандарта LTE.

Ссылки

[1] 3GPP TS 36.101 – User Equipment (UE) Radio Transmission and Reception
[2] 3GPP TS 36.104 – Base station (BS) Radio Transmission and Reception
[3] 3GPP TS 36.141 – Base station (BS) Conformance Testing