NR同步程序

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该示例演示了如何构造包含同步信号突发（SS突发）的波形，通过衰落通道与AWGN传递波形，然后盲目同步到接收的波形以解码主信息块（MIB）。

介绍

终端设备在与网络通信之前，必须执行cell搜索和cell选择程序，并获取初始系统信息。该过程的前几个步骤是获取帧同步，找出单元身份和解码主信息块(MIB)。本示例演示如何使用5G工具箱™执行这些步骤。

下图显示了处理链中的主要步骤。

破裂的一代：一个结构TxBurst.是创建配置SS突发，功能冰爆用于创建包含SS突发的OFDM资源网格。
光束扫描：SS突发的OFDM资源网格被波束地形成在一组物理传输天线上，每个SS / PBCH块在突发中具有不同的波束形成矢量。
传播渠道：传输的波形通过TDL传播信道模型。
AWGN.：添加到接收天线的添加剂白色高斯噪声。
接收者：将各种同步和解调过程应用于接收的波形，以便建立小区标识并解码主信息块（MIB）。

下图显示了接收器内的处理步骤。

下面详细解释这些处理步骤。

突发配置

结构TxBurst.，用于配置SS突发，包括配置突发内SS/PBCH块的模式和主信息块(MIB)的内容。

％突发配置与突发结构本身相关：txBurst。BlockPattern ='案例b'；txburst.ssbperiodicity = 20;txburst.nframe = 4;txburst.ssbtransmited = [1 1 1 1 1 11 1];txburst.ncellid = 102;与载体（10兆赫％突发配置，见TS 38.104的表％5.3.2-1）：gnb.subcarrierspacing = 15;gnb.nrb = 52;gnb.cyclicprefix ='正常'；carrationinfo = hofdminfo（gnb）;txburst.samplerver = carrierinfo.samplingrate;k = carrierinfo.nsubcarriers;txburst.frequencypointa = -k / 2 * gnb.subcarrierspacing * 1e3;％突发配置与MIB内容相关：txburst.dmrstypeaposition = 2;txburst.pdcchconfigsib1 = 17;txburst.cellbarred = 0;txburst.intrafreqreselection = 0;txburst.subcarrierspacingcommon = carrierinfo.subcarrierspacing;txburst.displayburst = true;

频道配置

触发延迟线（TDL）传播信道渠道配置了，以及在接收器处添加AWGN的SNR。

％配置发射号码和接收天线数量ntxants = 8;nrxants = 2;％配置信道速度= 30.0;fc = 4 e9;c = physconst (“光速”）;fd =速度* 1000/3600)/ c *俱乐部;频道= nrTDLChannel;通道。种子= 24;通道。DelayProfile ='tdl-c'；通道。DelaySpread = 300 e-9;通道。MaximumDopplerShift = fd;通道。MIMOCorrelation =“中”；通道。极化=“穿越极地”；channel.numtransmitantennas = ntxants;channel.numreceiveantennas = nrxants;channel.samplerve = txburst.sampleate;％为awgn配置snrSNRDB = 10;

爆发生成

这个函数冰爆用于创建包含SS突发的OFDM资源网格。资源网格的大小使相应的OFDM调制波形具有与指定的采样率相等的采样率txburst.sampleate.，这允许它容易地添加到携带PDCCH和PDSCH的波形中。在SS / PBCH块和PDCCH / PDSCH具有不同的子载波间隔的情况下，需要时域组合波形。

％显示爆发DISP（txBurst）;％创建和显示突发信息txBurstInfo = hSSBurstInfo (txBurst);disp (txBurstInfo);％创建突发资源网格[〜，txburstgrid] =冰爆（TxBurst）;

BlockPattern：'Case B'SSBPerioDicity：20 NFRAME：4 SSBTransmited：[1 1 1 1 1 1 1] Ncellid：102 Samplege：15360000 DresimencyPointa：-4680000 Dmrstypeaposition：2 PDCCHConfigSIB1：17 Cellbarred：0 IntraFRIERSPACINGCOMMON：15展出者：1个子载波：30 NCRB_SSB：6 K_SSB：0频率OFFORMOFFSSB：0 MIB：[24x1 DOUBLE] L：8 SSBINDEX：[0 1 2 3 4 5 6 7] I_SSB：[0 1 2 3 4 5 6 7] IBBAR_SSB：[0 1 2 3 4 5 6 7] SAMPLEDE：15360000 NFFT：512 NRB：36 CyclicPrefix：'正常'占用了 -  [240x1 Double]占用了yembols：[8x4双]窗口：4

梁扫

用于SS突发的OFDM资源网格被波束地形成在一组物理传输天线上，每个SS / PBCH块在具有不同的波束形成矢量的脉冲中。然后，波束成形的OFDM资源网格是OFDM调制以提供时域波形。

％配置波束成形权重w = fft（眼睛（ntxants））/ sqrt（ntxants）;％波束成形对应于每个突发的OFDM符号波束形成网格= 0 ([size(txBurstGrid) ntxants]);blockSubcarriers = txBurstInfo.OccupiedSubcarriers;对于SSB = 1：长度（txBurstInfo.SSBIndex）blockSymbols = txBurstInfo.OccupiedSymbols（SSB，:);块= txBurstGrid（blockSubcarriers，blockSymbols）;Wssb = W（MOD（SSB-1，ntxants）+1，:);beamformedBlock =重塑（块（:) * Wssb，[大小（块）ntxants]）;beamformedGrid（blockSubcarriers，blockSymbols，:) = beamformedBlock;结束％执行OFDM调制BeamFormedGrid = ChapFormedGrid（：，1：max（txburstinfo.occupiedsymbols（：））+ 1，:);txofdmconfig.subcarrierspacing = txburstinfo.subcarrierspacing;txofdmconfig.nrb = txburstinfo.nrb;txofdmconfig.cyclicprefix = txburstinfo.cyclicprefix;txofdmconfig.windowing = 0;[txwaveform，txofdminfo] = hofdmodulate（txofdmconfig，beamformedgrid）;

传播信道

传输的波形通过TDL传播信道模型，从而产生用于配置数量的天线的接收波形。

rxWaveform =通道(txWaveform);

AWGN.

添加白色高斯噪声适用于接收天线。

RNG（'默认'）;rxWaveform = awgn (rxWaveform SNRdB -10 * log10(双(txOfdmInfo.Nfft)));

接收器配置

为了同步和解调接收到的波形，需要以下信息:

SS块模式（案例a ... e）：UE将知道需要基于NR工作频带搜索哪些块模式，请参阅TS 38.104表5.4.3.3-1和5.4.3.3-2 [1］．SS块模式决定了SS/PBCH块的子载波间距。
波形采样率：OFDM解调所需的波形所需。
$美元L_{马克斯}$$ ，突发中的SS / PBCH块的数量：UE将知道值 $美元L_{马克斯}$$ 基于SS块模式和NR操作频带，TS 38.213章节4.1 [2[每种情况下，描述了突发中的SS / PBCH块集。 $美元L_{马克斯}$$ 用于计算PBCH DM-RS序列和PBCH解扰的参数。这些参数是SS / PBCH块索引的函数，请参阅TS 38.211部分7.3.3.1和7.4.1.4.1 [2］．

％配置必要突发参数burst.blockpattern = txburst.blockpattern;burst.samplerver = txburst.samplerate;l_max = numel（txburst.ssbtransmited）;burst.ssbtransmited = sone（1，l_max）;%从配置中创建突发信息结构和OFDM信息％突发参数burstInfo = hSSBurstInfo(破裂);ofdmConfig。SubcarrierSpacing = burstInfo.SubcarrierSpacing;ofdmConfig。NRB = burstInfo.NRB;ofdmConfig。CyclicPrefix = burstInfo.CyclicPrefix;ofdmInfo = hOFDMInfo (ofdmConfig);

PSS和粗略频率搜索

PSS执行搜索，其由与每个三种可能的PSS序列的所接收的波形（在所有SS / PBCH块）相关联，并提取相关性最强峰的。具有最强相关峰值的SS / PBCH块指示哪个光束在光束扫描是最有效地朝向接收器引导信号。粗略频率所接收的波形的偏移量也被确定，通过使各种假说有关频率偏移，校正每个偏移，并发现所述偏移，使该相关性最强。

pssindices = nrpssindices;pssgrid = zeros（[240 4]）;refrovrid = zeros（[ofdminfo.nsubcarriers ofdminfo.symbolslot]）;k = burstinfo.occupiedsubcarriers;fstep = burstinfo.subcarrierspacing * 1e3 / 2;％的一半的子载波fshifts =（-6：6）* fstep;peak_value = zeros（numel（fshifts），3）;peak_index =零（numel（fshifts），3）;t =（0：size（rxwaveform，1）-1）。'/ burst.samplerate;对于FIDX = 1：NUMER（FSHIFT）COARSORFREQUENCYOFFSET = FSHIFT（FIDX）;rxwaveformfreqcorrited = rxwaveform。* exp（-1i * 2 * pi * coarsefrequencyoffset * t）;对于nid2 = [0 1 2] pssref = nrpss（nid2）;pssgrid（pssindices）= pssref;refrovrid（k，2：5）= pssgrid;nslot = 0;[〜，corr] = nrtimingestimate（rxwaveformfreqcorrited，Ofdmconfig.nrb，Ofdmconfig.subcarrierspacing，nslot，refratigd，'cyclicprefix'，OfdMconfig.CyclicPrefix）;corr = sum（abs（corr），2）;[peak_value（fidx，nid2 + 1），peak_index（fidx，nid2 + 1）] = max（corr）;peak_index（fidx，nid2 + 1）= peak_index（fidx，nid2 + 1）+ ofdminfo.symbollength（1）;结束结束％plot pss相关性图;hold在；情节（fshifts / 1E3，peak_value）;标题（'PSS相关性与频率偏移'）;ylabel ('幅度'）;Xlabel（'频率偏移（kHz）'）;通过找到最强的最强的％来确定NID2和粗频偏移％相关性[fidx，nid2] =查找（peak_value == max（peak_value（:)））;coarsfrequencyOffset = fshifts（Fidx）;nid2 = nid2  -  1;％应用粗略频率校正rxwaveform = rxwaveform。* exp（-1i * 2 * pi * coarsefrequencyoffset * t）;％plot选择了nid2绘图（CoarseFrequencyOffset / 1E3，Peak_Value（Fidx，NID2 + 1），'kx'那'linewidth'2，“MarkerSize”，8）;LGD =传说;lgd.Interpreter =.“乳胶”；传奇=“$ n_ {id} ^ {（2）} $ =”+ num2cell（0：2）;传说（[传说"粗$\Delta_f$ = "+ num2str（coarsfrequencyOffset）+"， $ n_ {id}^{(2)}$ = "+ num2str (NID2)),“位置”那'东'）;％确定定时偏移量offset = peak_index（fidx，nid2 + 1） -  1;

细频偏移估计和校正

定时为最强PSS序列相关偏移可以被用于将波形在时间上同步。然后，精细频率偏移估计可以通过在SSB每个OFDM码元的循环前缀，而OFDM符号的有用相应部件之间进行相关来计算。这种相关性的相位正比于频率的波形的偏移。

%执行精细的频率偏移估计使用CP相关％SSB的4个OFDM符号finefrequencyOffset = surformoffsssb（rxwaveform（1 + offset：结束，:)，Ofdminfo）;％应用细频校正rxwaveform = rxwaveform。* exp（-1i * 2 * pi * finefrequencyoffset * t）;％提取最强的爆发offset = offset  -  OFDMINFO.SYMBollengths（1）;rxgrid = hofdmdemodulate（Ofdmconfig，rxwaveform（1 + offset：结束，:)）;rxgrid = rxgrid（burstinfo.occupiedsubcarriers，2：5，:);

SSS搜索

PSS相关峰的定时用于同步波形和OFDM解调。与SSS相关联的子载波与每个可能的SSS序列提取和相关。最强PSS和SSS序列的指标组合以提供PBCH DM-RS和PBCH处理所需的物理层单元标识。

％从SS / PBCH块中提取所接收的SSS符号sssindices = nrsssindices;sssrx = nrextractresources（sssindices，rxgrid）;％相关的SSS符号与每个可能的SSS序列相关SSSEST =零（1,336）;对于nid1 = 0：335 ncellid =（3 * nid1）+ nid2;sssref = nrsss（ncellid）;SSSEST（NID1 + 1）= SUM（ABS（平均值（SSSRX。*结合（SSSREF），1））。^ 2）;结束％plot sss相关性图;茎(0:335党卫军,'o'）;标题（'SSS相关性（频域）'）;Xlabel（'$ n_ {id} ^ {（1）} $'那“解释”那“乳胶”）;ylabel ('幅度'）;轴（[ -  1 336 0最大（SSSEST）* 1.1]）;％通过找到最强的相关性确定NID1NID1 = find(sssEst==max(sssEst)) - 1;％plot选择了nid1hold在；绘图（NID1，MAX（SSSEST），'kx'那'linewidth'2，“MarkerSize”，8）;LGD =传说;lgd.Interpreter =.“乳胶”；传奇（[“相关性”“$ n_ {id} ^ {（1）} $ =”+ num2str（nid1）]）;％表格来自NID1和NID2的整体小区标识ncellid =（3 * nid1）+ nid2;

PBCH DM-RS搜索

在类似于SSS搜索的过程中，构造了每个可能的PBCH DM-RS序列，并且执行信道估计和噪声估计。PBCH DM-RS的索引与最佳SNR确定了PBCH加扰初始化所需的SS / PBCH块索引的LSB。

％计算PBCH DM-RS的索引dmrsIndices = nrPBCHDMRSIndices (ncellid);％使用DM-RS符号为每个可能的DM-RS执行信道估计%序列，估计信噪比dmrsest =零（1,8）;对于ibar_ssb = 0：7 refrogrid =零（[240 4]）;refGrid (dmrsIndices) = nrPBCHDMRS (ncellid ibar_SSB);[hest，nest] = nrchannelestimate（rxgrid，crefgrid，'cyclicprefix', ofdmConfig。CyclicPrefix,'verigesswindow'，[0 1]）;DMRSEST（ibar_ssb + 1）= 10 * log10（平均值（abs（hest（：）。^ 2））/ nest）;结束％plot pbch dm-rs snrs图;茎（0：7，DMRSEST，'o'）;标题（“PBCH DM-RS信噪比估计”）;Xlabel（'$ \ overline {i} _ {ssb} $'那“解释”那“乳胶”）;xticks (0:7);ylabel (“估计信噪比(dB)”）;轴（[ -  1 8 min（dmrsest）-1 max（dmrsest）+1]）;％记录最高SNR的ibar_ssbibar_SSB = find(dmrsEst==max(dmrsEst)) - 1;％plot选择了ibar_ssbhold在；plot（ibar_ssb，max（dmrsest），'kx'那'linewidth'2，“MarkerSize”，8）;LGD =传说;lgd.Interpreter =.“乳胶”；传奇（[“snrs”“$ \ overline {i} _ {ssb} $ =”+ num2str（ibar_ssb）]）;

使用PBCH DM-RS和SSS的信道估计

既然已知PBCH DM-RS序列，可以通过估计每个PBCH DM-RS资源单元位置的信道并在SS/PBCH块内插值来创建SS/PBCH块的信道估计。SSS还用于辅助信道估计。对PBCH DM-RS / SSS的加性噪声进行了估计。

refGrid = 0 ([240 4]);refGrid (dmrsIndices) = nrPBCHDMRS (ncellid ibar_SSB);refGrid (sssIndices) = nrSSS (ncellid);[hest，nest] = nrchannelestimate（rxgrid，crefgrid，'cyclicprefix', ofdmConfig。CyclicPrefix,'verigesswindow'，[0 1]）;

PBCH解调

提取与PBCH相关联的子载波，并且信道和噪声估计用于执行MMSE均衡。然后将均衡的PBCH符号解调并解扰以给出编码BCH块的比特估计。

％从SS / PBCH块中提取所接收的PBCH符号[Pbchindices，PBchindicsInfo] = nrpbchindices（ncellid）;pbchrx = nrextractresources（pbchindices，rxgrid）;%均衡前接收到PBCH星座图图;情节（PBCHRX，'o'）;标题（'收到PBCH Constellation'）;m = max（abs（[真实（pbchrx（pbchrx（:)）; impt（pbchrx（:)）]））* 1.1;轴（[ -  m m-m]）;根据TS 38.211第7.3.3.1节PBCH加扰的％配置'v'部分％'v'也是L = 4的SS / PBCH块索引的2LSB，或3 LSB％为L = 8或64如果（burstinfo.l == 4）v = mod（ibar_ssb，4）;别的v = ibar_ssb;结束ssbindex = v;％PBCH均衡和CSI计算pbchhest = nrextractresources（pbchindices，hest）;[PBCHEQ，CSI] = NREQUALIZEMSE（PBCHRX，PBCHHEST，NEST）;qm = pbchindicesinfo.g / pbchindicsinfo.gd;CSI = Repmat（CSI'，QM，1）;CSI = REPAPE（CSI，[]，1）;%均衡化后收到PBCH星座图图;情节(pbchEq'o'）;标题（'均衡的PBCH CONTLELATION'）;m = max（abs（[真实（pbcheq（:)）; impt（pbcheq（:)）]））* 1.1;轴（[ -  m m-m]）;% PBCH解调pbchBits = nrPBCHDecode (pbchEq ncellid, v,巢);％计算RMS PBCH EVMpbchRef = nrPBCH（pbchBits <0，ncellid，V）;EVM = comm.EVM;evm_rms = EVM（pbchRef，pbchEq）;％显示计算的EVMDISP（['rms pbch evm ='num2str（EVM_RMS，'％0.3f'）'％']);

RMS PBCH evm = 28.477%

BCH解码

利用来自MMSE均衡器的信道状态信息(Channel State Information, CSI)对BCH比特估计进行加权，然后执行BCH解码，包括速率恢复、极性解码、CRC解码、解编和将24个BCH传输块比特与8个额外的与时间相关的有效载荷比特分离。

%应用CSIpbchbits = pbchbits。* csi;％执行BCH解码，包括速率恢复，极性解码和CRC％解码。PBCH传输块的解扰和分离来自8个附加有效载荷位的％位'trblk'还执行了a + 7：％A ... A + 3：4 LSB的系统帧号％A + 4：半帧号％A + 5 ... A + 7：对于L = 64，SS / PBCH块索引的3个MSBL = 4或8的％，A + 5是子载波偏移k_ssb的MSB北极星碧眼列长= 8;[〜，err，trblk，sfn4lsb，nhalfframe，msbidxoffset] =．..NRBCHDECODE（PBCHBITS，POLARLISTLENG，BURSTINFO.L，NCELLID）;％使用'msbidxoffset'值来设置'k_ssb'或'ssbindex'的位，具体取决于突发中SS / PBCH块数的百分比如果（burstinfo.l == 64）ssbindex = ssbindex +（bi2de（msbidxoffset。'，'左幕 -  MSB'）* 8）;k_ssb = 0;别的k_SSB = msbidxoffset * 16;结束％显示BCH CRCDISP（[' bch CRC = 'num2str（错误）]）;％显示SSB索引DISP（['SSB索引='num2str (ssbIndex)]);

BCH CRC = 0 SSB index = 1

MIB解析

最后，将24个解码的BCH传输块位解析为表示MIB消息字段的结构。这包括重构10位系统帧号（SFN）nframe.从MIB中的6个msb和PBCH有效载荷位中的4个lsb中获取。它还包括合并副载波偏移的MSBk_SSB从L = 4或8 SS / PBCH块的PBCH有效载荷位，每个突发的情况。

％创建由解码的第7位发出的子载波间隔集合％MIB，设定为FR1（L = 4或8）和FR2（L = 64）不同如果(burstInfo.L==64) commonSCSs = [60 120];别的commonSCSs = [15 30];结束％从解码的MIB比特中创建MIB字段的结构。BCH.% transport block 'trblk'是RRC消息bch - bch - message，由前导0位的%，然后是MIB对应的23位mib.NFrame = bi2de（[trblk（2：7）; sfn4lsb]'。'左幕 -  MSB'）;mib.subcarrierspacingcommon = commonscss（trblk（8）+ 1）;mib.k_ssb = k_ssb + bi2de（trblk（9:12）。'，'左幕 -  MSB'）;mib.dmrstypeaposition = 2 + trblk（13）;mib.pdcchconfigsib1 = bi2de（trblk（14:21）。'，'左幕 -  MSB'）;mib.CellBarred = trblk（22）;mib.IntraFreqReselection = trblk（23）;%显示MIB结构DISP（MIB）;

NFrame: 4 SubcarrierSpacingCommon: 15 k_SSB: 0 dmrstypeposition: 2 pdchconfigsib1: 17 cellblocked: 0 IntraFreqReselection: 0 . NFrame: 4 SubcarrierSpacingCommon: 15 k_SSB: 0 dmrstypeposition: 2 pdchconfigsib1: 17 cellblocked: 0 IntraFreqReselection: 0

附录

此示例使用以下辅助功能：

选定的书目

3GPP TS 38.104。“NR;基站（BS）无线电传输和接收（版本15）。”第三代合作伙伴计划;技术规范集团无线电接入网络。
3GPP TS 38.213。“NR;控制物理层程序（第15版）。”第三代合作伙伴计划;技术规范集团无线电接入网络。

本地功能

功能surformOffset = surformoffsssb（波形，OFDMINFO）% Get 'Lsym'， OFDM符号中时域采样的次数，％是'lcp'和'lu'的总和，循环前缀的数量分别样本和有用的样本LCP = ofdmInfo.CyclicPrefixLengths（2）;鲁= ofdmInfo.Nfft;Lsym = LCP +路;％乘以Lu样品和缀合的延迟波形。延迟= [零（lu，尺寸（波形，2））;波形（1：end-lu，:)];cpproduct =波形。*结婚（延迟）;%应用一个移动求和过滤器，窗口大小等于CP长度cpxcorr =滤波器（滤波器（[LCP 1]），1，CpProduct）;％移动总和超过4个OFDM符号（即SS块的大小）Y = cpXCorr;cpXCorrDelayed = cpXCorr;对于k = 1：3 cpxcorrdelayed = [zeros（lsym，size（波形，2））;cpxcorrdelayed（1：end-lsym，:)];y = y + cpxcorrdelayed;结束％提取相关峰值，平均接收天线，然后计算相位和相应的频率偏移量cpCorrIndex =（Lsym * 4）+ 1;频偏= ofdmInfo.SubcarrierSpacing * 1E3 *角（平均值（Y（cpCorrIndex，:)））/（2 * PI）;结束