理解和解调LTE的信号

LTE-enabled设备(如手机和平板电脑现在无处不在,和LTE变得相关组织原始细胞以外的市场。LTE提供更高的传输速度比3 g技术。不过,这种改进是有代价的在开发和实施的复杂性,部分原因是LTE物理层使用先进的通信技术,如多输入多输出(MIMO)和涡轮程序员。

解调LTE LTE信号的信号需要彻底理解结构以及先进的算法从原始信号中提取信息。标准的复杂性和所涉及的算法和概念开发一个LTE产品非常具有挑战性。分析LTE捕获信号,验证LTE系统的内部实现,并生成一个LTE信号是需要相当大的努力和仔细的核查任务,他们受益于一个一致的设计流程和环境。

本文解释了LTE信号结构和如何从信号中检索信息。然后提出了一种工作流使用LTE系统工具箱™收购和解调LTE下行信号从初始同步LTE的提取参数和数据。

LTE基带信号特征

LTE是为了有效地传输数据包的信息延迟较低(几毫秒)。LTE是基于OFDM调制,并授权使用MIMO技术。一个LTE信号组织10 ms的帧。

反过来,LTE框架由十1子帧女士(图1)。

每个子帧comprises14 OFDM符号。子帧的结构通常表示为一个二维网格资源的时间和频率。图2显示了网格资源的单一子帧,由14个OFDM符号。网格包括从72年到1200年副载波。每个单元的网格被称为资源元素。一个资源块是一套12-by-7资源元素。

当一个LTE设备如手机打开时,它首先必须检测和连接到LTE网络。LTE部署带宽从1.4 mhz至20 mhz(对应于上面提到的72年到1200年副载波)。LTE标准因此地方所有所需的信息电话连接到网络最窄的带宽,这是在中间的72副载波。这些信息包括:

• 主同步信号和辅助同步信号(PSS和SSS),从而帮助确定帧时间和细胞识别。这些信号发生每5子帧。
• 广播频道(BCH),主信息块(MIB)。MIB信息包括实际的细胞带宽(1.4 MHZ至20 MHZ)。每10子帧BCH发生。

图3显示了PSS的放置,瑞士,和子帧内BCH 0的一个框架。

如前所述,每个子帧包括14个OFDM符号。最初几个符号代表控制区域。他们是用于控制信息,有效载荷数据进入剩下的符号。控制符号不同数量的子帧子帧,和由身体控制信号格式指示器通道(PCFICH)。

网络包括三个额外的渠道:

• 物理混合指示器通道(PHICH),确认数据之前发送到基站
• 物理下行控制信道(PDCCH),等信息网格的哪一部分被分配给一个特定的用户和使用调制和编码方案
• 物理下行共享信道(PDSCH),交通数据

图4显示了不同的子帧通道0 3兆赫带宽。标志在白色特异性参考信号(CRS),飞行员符号用于相干解调。

解调与LTE系统MATLAB工具箱的LTE信号

在这个示例中,我们将模拟打开手机时,会发生什么。电话通常必须执行以下任务(图5):

1. 获取给定LTE载波频率上的信号。
2. 确定帧同步和细胞识别(细胞搜索过程)基于PSS和瑞士。
3. 解码主信息块的带宽。

每个子帧需要解码,必须做到以下几点:

1. 解码PCFICH决定控制区域的大小。
2. 定位控制信息(PDCCH),以便它可以解码的相关数据(PDSCH)。

在这个例子中,我们假设在获取信号并存储在一个文件中。

确定帧同步和细胞识别

细胞搜索包括两个步骤:

1. 执行与三种可能的PSS和检测峰值运行相关的三个相关器。峰值的位置提供帧时间的不确定性5子帧,作为PSS存在子帧0和子帧5。
2. 一旦检测到峰值,与31日执行相关可能的瑞士在子帧0和168找到一个可能的组合两个瑞士。

这两个步骤的结果是细胞识别号码,一个数字0和3 * 168 - 1 = 503之间(在我们的示例中)17日,和帧时间。

我们完成这些步骤使用lteCellSearch在LTE系统工具箱函数。lteCellSearch计算所有可能的PSS和瑞士的相关性,并返回细胞ID和帧时间。

%执行细胞搜索输入波形[NCellID, TimingOffset] = lteCellSearch (enb波形);%输入信号知道帧定时同步波形=波形(1 + TimingOffset:结束);

图6显示了后的相关结果lteCellSearch函数确定的细胞ID输入信号。

解码主信息块(确定带宽)

现在我们知道帧时间和细胞识别,我们可以执行OFDM解调信号提取OFDM网格值。我们将能够执行信道估计基于已知参考信号(CRS)通过基站¹。

执行调用的OFDM调制lteOFDMDemodulate和lteDLChannelEstimate函数在LTE系统工具箱:

%完成OFDM解调包括循环前缀删除rxgrid = lteOFDMDemodulate (enb、波形);%估计中间的通道6苏格兰皇家银行(通道、噪音)= lteDLChannelEstimate (cec, enb rxgrid);

图7显示了OFDM解调后的网格。信号由传播障碍和噪音严重损坏。

我们现在必须计算的网格位置MIB映射,解调这些信息,解码MIB,解释二进制字段的内容。

我们可以完成所有这些任务只有四个MATLAB^®命令:

%提取资源元素对应PBCH从第一个%子帧所有接收天线和信道估计pbchIndices = ltePBCHIndices (enb);[pbchRx, pbchHest] = lteExtractResources (…pbchIndices rxgrid (::, 1: L),命令(:,:,1:L:));%解码PBCH[bchBits, pbchSymbols nfmod4 mib, enb。CellRefP] = ltePBCHDecode (…pbchRx, enb pbchHest、巢);%解析MIB比特enb = lteMIB (mib, enb);

,enb结构,包括基站(或eNodeB)参数如下:

NDLRB: 50 NCellID: 17 NSubframe: 0 CellRefP: 2 PHICHDuration:“正常”吴:“一个”NFrame: 404

因此,我们知道细胞带宽资源是50块(NDLRB),或10 mhz。除了这个值,我们获得了MIB的更多信息,包括天线的数量(2),帧数(404),和PHICH配置(本文中未涉及)。

获取系统信息

在这一点上,我们已经确定一些关键参数:

• 细胞的身份
• 帧时间
• 细胞带宽
• 细胞数量的天线
• PHICH配置

之前我们与基站联系,但是,我们需要知道更多关于细胞(包括是否这个细胞的操作符是我们有一个合同!)。这些额外的信息都包含在各种系统信息块(兄弟姐妹)。现在我们将解调系统信息块类型1 (SIB1)。

尽管SIB1传播在一个固定的时间表,PDSCH携带SIB1的资源分配是动态的。表示在一个关联的下行控制信息进行了PDCCH (DCI)消息。

基站与无线网络加密所有DCI消息标识符(RNTI)描述预期的接收者。SIB1是所有用户感兴趣的,它有一个已知的65535年RNTI RNTI(称为SI-RNTI或系统信息)。这使所有的问题,包括不相联系的人,寻找和解码SIB1。

解码SIB1控制信息

识别PDCCH非常具有挑战性的,不像BCH, PDCCH有复杂的结构:PDCCH携带数量可变的DCI可变长度的消息,可以在不同的地点在PDCCH空间。

出于这个原因,一旦我们有了对应的所有符号PDCCH中提取,我们必须执行一个盲目的寻找DCI消息SI-RNTI会炒的。

LTE系统工具箱包含我们需要的功能,包括能够执行PDCCH的盲目搜索空间。下面的代码显示了如何解码PCFICH决定控制区域的大小,然后提取PDCCH,执行SI-RNTI PDCCH空间的盲目搜索,和解码SIB1。

%解码PCFICHcfiBits = ltePCFICHDecode (pcfichHest, enb, pcfichRx巢);enb。CFI = lteCFIDecode (cfiBits);%得到CFI% PDCCH解调。现在PDCCH解调和解码使用%类似资源开采和解码函数所示%已经对BCH和CFI接待pdcchIndices = ltePDCCHIndices (enb);%得到PDCCH指数[pdcchRx, pdcchHest] = lteExtractResources (pdcchIndices rxgrid,命令);%解码PDCCH[dciBits, pdcchSymbols] = ltePDCCHDecode (pdcchHest, enb, pdcchRx巢);% PDCCH盲目搜索系统(SI)和DCI解码的信息。%的LTE系统工具箱提供完整的盲目搜索PDCCH找到% DCI RNTI指定的消息,在这种情况下,SI-RNTI。pdcch =结构(“RNTI”,65535);dci = ltePDCCHSearch (enb pdcch dciBits);% PDCCH搜索DCI

图8显示了星座PDCCH对应。控制信息与QPSK调制方案。

解码SIB1数据

现在我们已经解码与SIB1相关的控制信息,我们可以实际检索和解码SIB1数据。

我们解析DCI消息给相应的配置PDSCH SIB1, PDSCH解调。接收到的比特DL-SCH解码产生SIB1位:

pdschIndices = ltePDSCHIndices (enb pdsch pdsch.PRBSet);[pdschRx, pdschHest] = lteExtractResources (pdschIndices rxgrid,命令);%解码PDSCHdlschBits = ltePDSCHDecode (enb pdsch、pdschRx pdschHest,巢);%解码DL-SCH(sib1, crc) = lteDLSCHDecode (pdsch, enb trblklen, dlschBits);

位向量sib1现在准备从MATLAB出口到一个asn . 1解码器解码系统信息块类型1的信息。

总结

这个例子显示了如何使用LTE系统工具箱从现场LTE中提取系统信息的信号。LTE系统工具箱支持进一步处理的信号,金宝app包括上行和TDD模式下,测量如维生素和ACLR,和一致性测试。

您可以使用LTE系统工具箱进行链路级别和性能仿真,验证自己的LTE技术实现,生成和分析LTE波形,如图所示,解调合成或现场信号通过连接MATLAB测试和测量仪器。

¹在LTE,基站也称为eNodeB。