關(guān)于無線通信系統(tǒng)的仿真、分析和測試的結(jié)果分享

LTE System Toolbox 提供用于設(shè)計、仿真和驗證 LTE 和 LTE-Advanced 通信系統(tǒng)且符合標(biāo)準(zhǔn)的函數(shù)和應(yīng)用程序。該系統(tǒng)工具箱加速了 LTE 算法和物理層 (PHY) 部署，支持黃金參考驗證和一致性測試，并能夠生成測試波形。借助該系統(tǒng)工具箱，您可以配置、仿真、測量和分析端到端通信鏈路，還可以創(chuàng)建并重復(fù)使用符合性測試平臺來驗證設(shè)計、原型和實現(xiàn)是否符合 LTE 標(biāo)準(zhǔn)。

主要特性

符合標(biāo)準(zhǔn)的 LTE 和 LTE-Advanced 模型

鏈路級傳輸和接收處理函數(shù)，支持 1 到 10 的下行傳輸模式和參考設(shè)計，包括協(xié)同多點 (CoMP)

LTE、LTE-A 的測試模型 (E-TM) 和參考測量信道 (RMC) 以及 UMTS 波形生成

一致性和 BER 測試的交互式工具

使用無線電設(shè)備和儀器傳輸和接收波形以進(jìn)行無線測試

從捕獲的信號進(jìn)行系統(tǒng)和控制參數(shù)恢復(fù)，包括小區(qū)標(biāo)識、MIB 和 SIB1

信道估計、同步、MIMO 接收機(jī)函數(shù)和傳播信道模型

主要功能

1. 設(shè)計驗證

LTE System Toolbox 通過提供黃金參考實現(xiàn)加速了 LTE 設(shè)計的測試過程。該系統(tǒng)工具箱具有一整套的發(fā)射機(jī)、接收機(jī)和信道模型組件，提供驗證每個發(fā)射機(jī)和接收機(jī)組件所需的測試矢量和指標(biāo)。該套組件包括：

信道編碼以及采樣率匹配、加擾和調(diào)制

MIMO 操作，包括層映射和預(yù)編碼

資源單元映射以及 OFDM 和 SC-FDM 信號生成

幀同步、頻率偏移和頻率校正

下行和上行信道估計以及理想信道估計

均衡算法，包括迫零和 MMSE

解調(diào)、解擾和信道解碼

混合自動重傳請求 (HARQ)

該系統(tǒng)工具箱提供全面的時頻資源網(wǎng)格規(guī)范。網(wǎng)格代表每條天線上的 OFDM 傳輸開始之前 LTE 標(biāo)準(zhǔn)組織數(shù)據(jù)和多路傳輸各種信道和信號所使用的框架。通過利用生成和填充各種網(wǎng)格單元的功能，您可以驗證設(shè)計的正確性，捕捉您的實現(xiàn)中的放置和映射錯誤。

下行物理信號、它們關(guān)聯(lián)的函數(shù)及其在資源網(wǎng)格上的位置。LTE System Toolbox 使您可以在網(wǎng)格中放置數(shù)據(jù)以正確實現(xiàn) LTE 收發(fā)器。

2. 端到端仿真

LTE System Toolbox 支持對 LTE 標(biāo)準(zhǔn)的物理層進(jìn)行建模和仿真。借助鏈路級仿真，您可以獲得預(yù)期的性能度量（包括吞吐量和誤塊率），并根據(jù)仿真度量評估真實的實現(xiàn)情況。此外，該系統(tǒng)工具箱還利用鏈路級仿真實現(xiàn)更好的系統(tǒng)規(guī)劃，鏈路級仿真可提供設(shè)計給定幾何形狀和傳播特征的蜂窩基站所需的一些參數(shù)。

發(fā)射機(jī)、接收機(jī)和信道建模操作的一組支持的函數(shù)包括：

??頻分雙工(FDD) 和時分雙工 (TDD) 幀結(jié)構(gòu)和載波頻率

所有傳輸帶寬，包括 1.4 到 20 MHz 的 LTE 和載波聚合最高為 100 MHz 的 LTE-A

LTE 物理信號，包括下行和上行參考信號以及同步信號

LTE 物理信道，包括控制信道和共享信道

完整的下行處理鏈，包括下行共享和控制信道處理、所有 MIMO 多天線方案以及 OFDM 信號生成

完整的上行處理鏈，包括上行共享和控制信道處理、上行 SU-MIMO 和 MU-MIMO 多天線方案以及 SC-FDMA 信號生成

鏈路適配功能，包括支持自適應(yīng)調(diào)制和編碼方案 (MCS) 選擇以及估算信道質(zhì)量指示 (CQI)、秩指示 (RI) 和預(yù)編碼矩陣指示 (PMI) 信息

LTE-Advanced 功能和示例，包括協(xié)同多點 (CoMP) 傳輸以及接收和載波聚合

LTE 定義的傳播信道模型，包括擴(kuò)展步行者 A 信道模型 (EPA)、擴(kuò)展車輛 A 信道模型 (EVA)、擴(kuò)展典型城市信道模型 (ETU)、移動傳播信道模型以及高速鐵路 MIMO 信道模型

LTE System Toolbox 允許您設(shè)置測試，依據(jù) LTE 標(biāo)準(zhǔn)文件 TS 36.101 中指定一致性測試條件測量物理下行共享信道 (PDSCH) 的吞吐性能。使用該系統(tǒng)工具箱的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以簡明地表示所有系統(tǒng)參數(shù)。使用該系統(tǒng)工具箱函數(shù)，您可以表示發(fā)射機(jī)、信道模型和接收操作的所有組合。通過使用這些工具進(jìn)行一致性和誤塊率 (BLER) 測試，您可以獲得鏈路級性能度量并驗證是否符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。

致性測試結(jié)果：吞吐量作為 SNR 的一個函數(shù)，屬于下行 TS 36.101 一致性測試的一部分。該系統(tǒng)工具箱包含性能度量和指標(biāo)，可用于驗證是否符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。

3. 信號生成和分析

LTE System Toolbox 提供各種時域信號或波形，可用于測試、測量和驗證各種實現(xiàn)。您可以為所有 LTE 發(fā)射機(jī)和參數(shù)組合生成單獨的波形。生成的波形可以使用 MATLAB 進(jìn)行自定義，比基于硬件的信號發(fā)生器提供的參考測量信道 (RMC) 生成具有更大的靈活性。之后可以使用每個生成的波形來測試和驗證接收機(jī)軟件或硬件實現(xiàn)的準(zhǔn)確性和性能。

該系統(tǒng)工具箱生成的波形具有以下特性：

物理信道，包括物理廣播信道 (PBCH)、物理控制格式指示信道 (PCFICH)、物理下行控制信道 (PDCCH)、物理下行共享信道 (PDSCH)、物理混合指示信道 (PHICH)、物理隨機(jī)接入信道 (PRACH)、物理上行共享信道 (PUSCH) 和物理上行控制信道 (PUCCH)物理信道，包括物理廣播信道 (PBCH)、物理控制格式指示信道 (PCFICH)、物理下行控制信道 (PDCCH)、物理下行共享信道 (PDSCH)、物理混合指示信道 (PHICH)、物理隨機(jī)接入信道 (PRACH)、物理上行共享信道 (PUSCH) 和物理上行控制信道 (PUCCH)

物理信號，包括主同步信號 (PSS)、輔同步信號 (SSS)、小區(qū)特定參考信號 (RS)、解調(diào)參考信號 (DMRS)、信道狀態(tài)信息參考信號 (CSI-RS) 和探測參考信號 (SRS)

增強(qiáng)物理下行控制信道 (EPDCCH) 及其調(diào)制參考信號 (DM-RS) 生成功能在 3GPP Release 11 版本中受支持。

信號質(zhì)量測量，包括 EVM、ACLR 和帶內(nèi)發(fā)射

下行參考測量信道 (RMC)

下行 E-UTRA 測試模型 (E-TM)

上行參考測量信道 (FRC/RMC)

您可以按照 LTE 標(biāo)準(zhǔn)文件 TS 36.141 中所述規(guī)范生成下行測試模型波形。該系統(tǒng)工具箱提供生成這些波形的靈活性，包括用于編程的函數(shù)，以及帶有用戶界面用于交互的波形生成工具。

用于根據(jù) TS 36.141 中的規(guī)范生成波形的 LTE 測試模型生成器。可以使用 LTE System Toolbox 提供的工具自定義波形內(nèi)容。

除了提供用于生成 LTE 波形的工具之外，LTE System Toolbox 還可以生成 3GPP 通用移動通信系統(tǒng) (UMTS) 下行和上行波形以及參考信道，以對符合標(biāo)準(zhǔn)的 W-CDMA、HDSPA、HSUPA 和 HSPA+ 信號進(jìn)行建模。

您可以生成基帶 LTE 波形，向射頻儀器和支持的 SDR 設(shè)備傳輸和從其接收實時無線電信號，以及用實時 LTE 信號驗證 LTE 系統(tǒng)設(shè)計。

4. 信號信息恢復(fù)

LTE System Toolbox 提供信號信息恢復(fù)功能，包括身份識別和源定位。這些測量功能對于獲取解碼信號所需的信息或確定移動設(shè)備的位置和身份十分有用。例如，在緊急情況下，第一響應(yīng)人可以使用這些測量功能快速找到陷入危險的移動設(shè)備。

該系統(tǒng)工具箱中的信號信息恢復(fù)測量功能包括：

信號恢復(fù)程序

小區(qū)身份搜索

主信息塊 (MIB) 解碼

系統(tǒng)信息塊類型 1 (SIB1) 恢復(fù)

到達(dá)時間差 (TDOA) 定位

該系統(tǒng)工具箱提供全套用于對移動設(shè)備 (UE) 如何與網(wǎng)絡(luò)通信進(jìn)行建模的接收機(jī)函數(shù)。這些函數(shù)可以執(zhí)行 UE 小區(qū)搜索程序，獲取小區(qū)身份以及提取主信息塊 (MIB) 和系統(tǒng)信息塊 (SIB) 等系統(tǒng)信息。該流程涉及獲取時隙和幀同步、解調(diào)以及大多數(shù)下行信道的解碼。

無線電網(wǎng)絡(luò)臨時身份 (RNTI) 搜索和系統(tǒng)信息塊 (SIB) 恢復(fù)。LTE System Toolbox 提供支持您執(zhí)行 UE 小區(qū)搜索程序、獲取小區(qū)身份以及提取系統(tǒng)信息的函數(shù)。

5. 一致性測試

LTE System Toolbox 功能準(zhǔn)確、全面，且符合 LTE 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。該系統(tǒng)工具箱的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和功能符合 3GPP LTE 標(biāo)準(zhǔn)第 8 版、第 9 版、第 10 版和第 11 版。該系統(tǒng)工具箱提供一整套用于下行（基站到移動設(shè)備）和上行（移動設(shè)備到基站）傳輸?shù)陌l(fā)射機(jī)、信道模型和接收機(jī)操作。

自 2009 年以來，LTE System Toolbox 一直為業(yè)界采用。該系統(tǒng)工具箱物理層模型的準(zhǔn)確性已通過使用商業(yè)信號發(fā)生器和分析儀儀器成功交換數(shù)字基帶信號進(jìn)行了驗證。