CC BY
89
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ SDR ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ ЗАДАЧ СЕТЕВОГО ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ. ФОРМИРОВАНИЕ ОПОРНЫХ
СИГНАЛОВ LTE
Фокин Григорий Алексеевич,
СПбГУТ им. проф. М. А. Бонч-Бруевича, г. Санкт-Петербург, Россия, grihafokin@gmail.com
Волгушев Дмитрий Борисович,
СПбГУТ им. проф. М. А. Бонч-Бруевича, г. Санкт-Петербург, Россия, d.volgushev@yandex.ru
Харин Виталий Николаевич,
ООО "Лаборатория инфокоммуникационных сетей", г. Санкт-Петербург, Россия, kh.vet@labics.ru
DOI: 10.36724/2072-8735-2022-16-5-28-47
Manuscript received 22 April 2022; Accepted 16 May 2022
Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант № 22-29-00528). https:llrscf.rulprojectl22-29-00528l
Ключевые слова: 4G, LTE, PSS, SSS, CRS, PRS, SDR, позиционирование
Анализ состояния проблемы построения прототипов технологии сетевого позиционирования четвертого и пятого поколений с использованием подхода модельно-ориентированного проектирования и программно-конфигурируемого радио SDR (Software-Defined Radio) по открытым зарубежным источникам показал высокую актуальность и востребованность данного направления исследований. В то же время в отечественных источниках данному направлению исследований и разработок уделяется недостаточно внимания. Предложен облик разрабатываемого SDR демонстратора технологии сетевого позиционирования. Задачей разработки демонстратора является обоснование технических решений по повышению точности определения местоположения устройств в современных и перспективных сетях связи в условиях отсутствия сигналов глобальной навигационной спутниковой системы. Целью использования SDR технологии для задач сетевого позиционирования является получение возможности совершенствования разрабатываемых технических решений в процессе их фактической эксплуатации. Разрабатываемый демонстратор включает следующие подсистемы: подсистема макетов базовых станций eNB с известными координатами, реализующих формирование и передачу опорных сигналов стандарта LTE; макет пользовательского устройства UE, реализующий прием и обработку опорных сигналов стандарта LTE, а также первичную обработку измерений по опорным сигналам стандарта LTE; подсистема синхронизации макетов базовых станций eNB, реализующая раздачу сигнала временной метки; подсистема управления SDR демонстратором, реализующая управление процедурами сбора первичных измерений сетевого позиционирования и их вторичную обработку с результирующей оценкой координат пользовательского устройства UE. Также в настоящей статье приводится описание результатов программно-аппаратной реализации и экспериментальной апробации формирователя опорных сигналов стандарта LTE на SDR устройствах USRP в среде Matlab. Процедура формирования опорных сигналов однозначно определяется идентификатором соты, а сам формирователь является составной частью разрабатываемого макета SDR технологии сетевого позиционирования. Экспериментальная апробация формирователя опорных сигналов в лабораторных условиях с использованием средств объективного контроля показала корректное определение идентификатора группы и идентификатора соты внутри группы, которые однозначно определяют предварительно установленный идентификатор соты.
Информация об авторах:
Фокин Григорий Алексеевич, д.т.н, доцент, доцент Санкт-Петербургского государственного университета телекоммуникаций им. проф. М. А. Бонч-Бруевича, г. Санкт-Петербург, Россия
Волгушев Дмитрий Борисович, научный сотрудник Санкт-Петербургского государственного университета телекоммуникаций им. проф. М. А. Бонч-Бруевича, г. Санкт-Петербург, Россия
Харин Виталий Николаевич, к.т.н., начальник отдела контроля и испытаний ООО "Лаборатория инфокоммуникационных сетей", г. Санкт-Петербург, Россия
Для цитирования:
Фокин Г.А., Волгушев Д.Б., Харин В.Н. Использование SDR технологии для задач сетевого позиционирования. Формирование опорных сигналов LTE // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2022. Том 16. №5. С. 28-47.
For citation:
Fokin G.A., Volgushev D.B., Kharin V.N. Development of SDR-based network positioning technology. LTE reference signals generation. T-Comm, vol. 16, no.5, pp. 28-47. (in Russian)
Введение
Эволюция технологий мобильной связи LTE/LTE Advanced [1] и 5G [2] привела к совершенствованию архитектуры построения сетей, совершенствованию методов передачи, приема и обработки сигналов, а также к новым требованиям по синхронизации [3]. Вместе с новыми технологиями передачи данных в сетях мобильной связи развиваются и новые услуги, в том числе, приложения сетевого позиционирования. Актуальность и востребованность данного направления в последние годы подтверждается объемными трудами в отечественной [4, 5] и зарубежной [6-8] научно-технической литературе. Прорывным рубежом в развитии технологий сетевого позиционирования обоснованно можно считать переход к сетям пятого поколения, в которых технические возможности определения местоположения (ОМП) подвижных устройств с использованием стационарной инфраструктуры в экосистеме 5G рассматриваются как цель при предоставлении новых услуг геолокации [9], а также как средство при использовании данных о местоположении для повышения показателей функционирования сети [10]. Требования к точности оценки координат устройств, а также другие характеристики технологий ОМП формализованы в виде соответствующих сценариев позиционирования в сетях 5G [11, 12].
Несмотря на достаточно высокую публикационную активность в области сетевого позиционирования пятого и последующих поколений в отечественной и зарубежной научно-технической литературе опыта практической реализации данных технологий на сегодняшний день в проектируемых и развертываемых сетях 5G NR явно недостаточно. В то же время на сегодняшний день накоплен и систематизирован достаточный практический опыт в области технологий позиционирования в сетях LTE (Long-Term Evolution) [13-34].
С точки зрения теории радионавигации по типу первичных измерений различают дальномерные [13], разностно-дальномерные [14-17] и угломерные [18, 19] методы позиционирования, в том числе, с использованием круговой антенной решетки [20, 21]. Разностно-дальномерный метод, или метод позиционирования по наблюдаемой разности времен прихода сигналов OTDOA (Observed time difference of arrival) был предложен в 9-м релизе LTE [22] для определения местоположения пользовательских устройств UE с использованием территориально-распределенных синхронизированных базовых станций eNB (eNodeB). Угломерный метод позиционирования, описанный в работах [18-21], использовался для пеленгации базовых станций eNB при решении задач радиоконтроля.
Объектом исследования в настоящей работе является раз-ностно-дальномерный метод позиционирования OTDOA, предложенный для реализации в сетях LTE. Потенциальная точность позиционирования устройств определяется рядом факторов и устанавливается нижней границей Крамера-Рао [23]. Помимо прочих факторов, точность ОМП непосредственно зависит от формы используемых сигналов; в сетях LTE для измерений времени прихода сигнала используются специальные опорные сигналы позиционирования PRS (Positioning Reference Signal) [24]. Для сбора первичных измерений в методе OTDOA сетей LTE используется параметр разности времен прихода опорных сигналов RSTD (Reference Signal Time. Difference) [25]. Достижимая на практике
точность позиционирования устройств с использованием опорных сигналов соты CRS (Cell Specific Reference Signal) в условиях плотной городской застройки составляет несколько десятков метров [26]. Несмотря на достаточно низкую точность технологии позиционирования OTDOA в сетях LTE, по сравнению с ожидаемой дециметровой точностью в сетях 5G NR, интерес исследователей и операторов, подтверждающийся публикациями [25-34], обусловлен тем, что на сегодняшний день в условиях плотной городской застройки альтернатив операторского класса ей просто нет. Данное обстоятельство обусловлено невозможностью надежного приема сигналов глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) устройством в плотной городской застройки в условиях отсутствия прямой видимости NLOS (Non-Line of Sight).
Рисунок 1 иллюстрирует сценарий NLOS для ГНСС в условиях плотной городской застройки.
В то же время пользовательское устройство UE может находиться в условиях непосредственной прямой видимости LOS (Line of Sight) с территориально распределенными базовыми станциями eNB сети мобильной LTE и собирать корректные первичные измерения времени прихода сигнала. Далее, зная координаты eNB, UE может успешно решать задачу оценки координат (OK) в результате вторичной обработки первичных разностно-дальномерных измерений. В условиях LOS ограничивающим фактором точности позиционирования остается энергетика радиолиний eNB-UE, а также неточность синхронизации территориально распределенных базовых станций eNB [27]. Общей особенностью работ [25-27] является реализация макета приемника устройства UE с использованием распространенного в исследовательской и образовательной среде подхода программно-конфигурируемого радио SDR (Software-defined radio) [28].
Рис. 1. Отсутствие прямой видимости ГНСС в условиях городской
застройки
Из открытых источников на сегодняшний день известно, что наибольший вклад в разработку SDR макетов, решающих задачу приема и обработки опорных сигналов LTE для сетевого позиционирования, сделали две исследовательские группы. Первая группа под руководством J.A. del Peral-Rosado занималась разработкой SDR макета приемника опорных сигналов стандарта LTE [29-31]. Основным результатом является разработка моделей и методов повышения точности оценки времени прихода по принимаемому в условиях мно-голучевости сигналу OFDM (Orthogonal frequency división
multiplexing) путем одновременной оценки состояния канала в частотном домене. Разработанные методы были апробированы на сигналах реальной сети LTE с использованием SDR макета. Вторая группа под руководством К. Shamaei занималась разработкой SDR макета приемника опорных сигналов стандарта LTE и NR [32-34]. Основным результатом является разработка методов приема и обработки доступных сигналов SOP (Signals of Opportunity) сетей 4G и 5G, среди которых сигналы синхронизации и опорные сигналы CRS. Несмотря на результаты [29-34], предметом их исследования является преимущественно подсистема приема и обработки сигналов.
Предметом исследования в настоящей работе является SDR демонстратор технологии сетевого позиционирования, включая как подсистему формирования и передачи, так и подсистему приема и обработки опорных сигналов.
Целью разработки SDR демонстратора технологии сетевого позиционирования является обоснование технических решений по повышению точности определения местоположения в процессе фактической эксплуатации сети.
Задачей настоящей работы является описание предлагаемого SDR демонстратора технологии сетевого позиционирования а также программная реализация процедур формирования опорных сигналов макетом базовой станции eNB стандарта LTE согласно спецификации 3GPP TS 36.211 [35] в специальном программном обеспечении (СПО) Matlab с последующими лабораторными испытаниями с использованием SDR модулей Ettus В210 [36]. В разделе 0 приводится описание разрабатываемого демонстратора SDR технологии сетевого позиционирования. Далее в разделе 0 формализуются процедуры формирования опорных сигналов стандарта LTE согласно спецификации 3GPP TS 36.211 [35]; также в разделе приводятся программные модули, реализующие соответствующие процедуры. В разделе 0 содержится описание программы и методик лабораторных испытаний процедур формирования опорных сигналов LTE. Раздел 0 содержит выводы и направления дальнейших исследований.
SDR демонстратор технологии сетевого позиционирования
Рисунок 2 иллюстрирует SDR демонстратор для испытаний технологии сетевого позиционирования в лабораторных условиях.
Демонстратор включает следующие подсистемы: а) подсистема макетов базовых станций eNB с известными координатами, реализующих формирование и передачу опорных сигналов стандарта LTE, включая опорные сигналы позиционирования PRS; б) макет пользовательского устройства UE, реализующий прием и обработку опорных сигналов стандарта LTE, а также первичную обработку измерений по опорным сигналам сетевого позиционирования PRS; в) подсистема синхронизации четырех макетов базовых станций eNB, реализующая раздачу сигнала временной метки; г) подсистема управления SDR демонстратором, реализующая управление процедурами сбора первичных измерений сетевого позиционирования и их вторичную обработку с результирующей оценкой координат пользовательского устройства UE. Далее рассмотрим состав аппаратно-программных средств подсистем.
Рис. 2. SDR демонстратор технологии сетевого позиционирования
Подсистема макетов базовых станций образована четырьмя SDR приемопередатчиками eNB, которые реализуют процедуры формирования и передачи опорных сигналов стандарта LTE, включая опорные сигналы сетевого позиционирования PRS. Аппаратная часть макета eNB представлена SDR модулем Ettus В210 [36] или N210 [37]. Программно реализованный функционал формирования и передачи опорных сигналов представлен автоматизированным рабочим местом (АРМ) с предустановленным специальным программным обеспечением (СПО) Matlab [38, 39]. Интерфейсом взаимодействия макета eNB с подсистемой управления SDR демонстратором является предустановленное на АРМ клиентское приложение eNB, реализующее выполнение команд на запуск процедур формирования и передачи опорных сигналов стандарта LTE, включая опорные сигналы позиционирования PRS.
Макет пользовательского устройства образован SDR приемопередатчиком UE, который реализует процедуры приема и обработки опорных сигналов стандарта LTE, а также первичную обработку измерений по опорным сигналам сетевого позиционирования PRS. Аппаратная часть макета UE представлена SDR модулем Ettus В210 [36] или N210 [37]. Программно реализованный функционал приема и обработки опорных сигналов представлен АРМ с предустановленным СПО Matlab [38, 39]. Интерфейсом взаимодействия макета UE с подсистемой управления SDR демонстратором является предустановленное на АРМ клиентское приложение UE, реализующее выполнение команд на запуск процедур приема и обработки опорных сигналов LTE, включая опорные сигналы сетевого позиционирования PRS.
Подсистема синхронизации четырех макетов базовых станций eNB образованаустройством типа OctoClock-G [40], которое реализует раздачу восьми опорных сигналов с меткой времени PPS (Pulse Per Second) и восьми опорных сигналов с эталонной частотой 10 МГц. Источником опорного сигнала временной метки в устройстве OctoClock-G является GPS приемник. В лабораторных условиях опорные сигналы с меткой времени раздаются аппаратно по коаксиальному кабелю с разъемом SMA (SubMiniature Version А). В полевых условиях для синхронизации территориально распределенных макетов базовых станций в каждой SDR плате могут использоваться источники опорных сигналов PPS, управляемые GPS приемником, например, GPSDO (GPS-Disciplined Oscillator) [41] для плат USRP N210. Точность временной метки от источника, управляемого GPS приемником, составляет порядка 50нс.
Подсистема управления SDR демонстратором образована АРМ и маршрутизатором GBE (Gigabit Ethernet), который связывает четыре SDR макета базовых станций eNB и SDR макет пользовательского устройства UE в локальную сеть LAN (Local Area Network). Программно реализованный функционал подсистемы управления представлен АРМ с СПО Matlab и серверным приложением, которое реализует выдачу команд на выполнение следующих операций: а) запуск процедур формирования и синхронной передачи опорных сигналов стандарта LTE макетами базовых станций eNB; б) запуск процедур приема и первичной обработки навигационных измерений по опорным сигналам стандарта LTE макетом пользовательского устройства UE; в) преобразование известных координат базовых станций eNB из глобальной системы координат (CK) в локальную; г) вторичная обработка первичных измерений с оценкой координат пользовательского устройства UE по известным координатам базовых станций eNB.
Прототип СПО сбора первичных измерений их вторичной обработки для технологии сетевого позиционирования по стандарту LTE представлен в [42] и [43] соответственно. Предметом разработки в настоящем исследовании является функционал формирования опорных сигналов стандарта LTE из примитивных функций Matlab без использования LTE Toolbox [42].
На этапе лабораторных испытаний объектом проверки являются представленные выше четыре подсистемы SDR демонстратора технологии сетевого позиционирования при организации сбора первичных с подключением SDR макетов по коаксиальному кабелю. Данное условие на начальном этапе позволяет исключить влияние многолучевости на процедуры сбора и обработки первичных измерений. При корректном функционировании рассмотренных выше подсистем в лабораторных условиях далее можно будет переходить к этапу полевых испытаний с территориальным распределением макетов базовых станций eNB и пользовательского устройства; синхронизация макетов eNB при этом возможна с использованием GPSDO [41]. Далее рассмотрим процедуры формирования опорных сигналов LTE по 3GPP TS 36.211 [35].
Формирование опорных сигналов LTE
Структура кадра
Элементарным временным интервалом является символ длительностью Ts = 1/(15000 ■ 2048) = 32,552 не.
Передача в каналах вверх UL (Uplink) и вниз DL (Downlink) организована в кадры длительностью Tf = 3072000 ■ Ts = 10 мс. В режиме частотного дуплекса FDD (Frequency Division Duplex) используется структура кадра типа 1 (далее кадр). Кадр содержит 10 субкадров длительностью 307200 -Ts = 1 мс с нумерацией от 0 до 9. Субкадр i в кадре пf имеет свой абсолютный номер = lOrif + i, где пf - системный номер кадра SFN (System Frame Number). Для передачи с разносом поднесущих Д/ = 2,5 кГц, Д/ = 7,5 кГц или Д/ = 15 кГц субкадр i определяется двумя соседними слотами с индексами 2i и 2i + 1 и длительностью Tslot = 15360 ■ Ts = 0,5 мс (рис. 3).
; Один;СЛОТ Tshf= 15360" 7i=0,5 мс
#0 #1 #2 #3
| Один субкадр
Один кадр 77=307200 7л= 10 мс
Щ-—■-*
Рис. 3. Структура кадра типа 1
Элементарным блоком частотно-временной ресурсной сетки в канале «вниз» Downlink (DL) является ресурсный элемент RE (Resource Element). Набор субкадров в кадре канала «вниз» может быть сконфигурирован верхними уровнями как набор субкадров MBSFN (Multimedia Broadcast Multicast Service Single Frequency Network). За исключением случая с разносом Д/ « 0.37 кГц, каждый субкадр MBSFN разделяется на две области: MBSFN и non-MBSFN. Для субкадров MBSFN с разносом поднесущих Д/ = 15 кГц область non-MBSFN занимает первый один или два OFDM символа. Для субкадров MBSFN с разносом поднесущих Д/ = 7.5 кГц, Д/ = 2.5 кГц, Д/ = 1.25 кГц, а также для слотов с Д/ « 0.37 кГц область non-MBSFN отсутствует. Область MBSFN в субкадре MBSFN образована OFDM символами, не использующимися для области non-MBSFN. В соте, предназначенной для вещания MBMS (Multimedia Broadcast Multicast Services), субкадры, в которых сигналы PSS/SSS/PBCH/PDSCH передают служебную информацию с Д/ = 15 кГц, являются субкадрами non-MBSFN.
Структура слота и физических ресурсных элементов
Передаваемый сигнал в каждом слоте описывается одним или несколькими ресурсными сетками из Ng£NsCB поднесущих в частотной области и Ngymb OFDM символов во временной области, где MfeB - размер ресурсного блока RB (Resource Block) в частотном домене, исчисляемый числом поднесущих; Ngg - ширина полосы частот в канале «вниз».
Рисунок 4 иллюстрирует структуру частотно-временной ресурсной сетки. Значение определяется шириной полосы частот в DL и должно удовлетворять
Nmin,DL < < Njnax,DL. (1)
л,min.DL г *imin,DL i i r\
гдеЛ/ЙВ =6и Nrb = 110-минимальное и максимальное число RB в канале «вниз» соответственно.
Один слот в DL T'jio, Н-У:
symb OFDM символов
к
X S Э У QJ 1 с
/
M
*-лгйгл2Г-1
Ресурсный блок
^symb Х ^sc
ресурсных элементов
Ресурсный элемент (kj)
к = О
/ = 0
syrtib "
Конфигурация N™ NDL h 1" symb
Нормальный циклический префикс Af = 15 кГц 12 7
Д f = 15 кГц 6
Расширенный циклический префикс Af = 7.5 кГц 24 3
Af = 2.5 кГц 72 1
Af = 1.25 кГц 144 1
Af ~ 0.37 кГц 486 1
Каждому антенному порту соответствует своя ресурсная сетка.
Специальные опорные сигналы соты CRS поддерживают конфигурацию одного, двух и четырех антенных портов и могут передаются на р = 0, р 6 {0,1} ир£ {0,1,2,3} соответственно. Для опорных сигналов позиционирования определен антенный порт р = 6, а канал, по которому осуществляется передача PRS, может быть установлен в пределах передачи Nprs последовательных субкадров сигнала PRS.
Каждый ресурсный элемент RE ресурсной сетки для антенного порта р идентифицируется парой индексов (к, I) в слоте, где к = 0, — 1 обозначает индекс RE в ча-
стотном домене, I = 0,..., N°yLmb - 1 обозначает индекс RE во временном домене. RE (к, I) на антенном порте р представ-
1к,1 '
тенного порта опускается. Ресурсные блоки RB (Resource Block) используются для описания отображения конкретных физических каналов на ресурсные элементы. Определены физические и виртуальные ресурсные блоки.
Физический ресурсный блок образован N°yLmb последовательными OFDM символами во временном домене и Л^в последовательными поднесущими в частотном домене, где Nsymb и N™ определяются параметрами физических ресурсных блоков (табл. 1). Физический ресурсный блок, таким образом, состоит из х NsfleB ресурсных элементов и занимает один слот во временном домене и 180 кГц в частотном домене. Физические ресурсные блоки нумеруются от 0 до — 1 в частотном домене. Соотношение между номером физического ресурсного блока nPRB в частотном домене и индексами ресурсного элемента (к, I) в слоте определяется
^PBR —
(2)
Рис. 4. Частотно-временная ресурсная сетка в DL
Число OFDM символов в слоте определяется циклическим префиксом и конфигурацией разноса поднесущих ( таблица 1).
Таблица 1
Параметры физических ресурсных блоков
Антенный порт определяется так, что канал, по которому был передан символ через данный порт, может быть установлен по признаку того, что через данный канал был передан другой символ с использованием того же антенного порта.
За исключением случая с разносом поднесущих Д/ = 1.25 кГц иД/« 0.37 кГц, пара физических ресурсных блоков определена как два физических RB одного субкадра с одинаковым номером физического ресурсного блока nPRB.
Физические каналы и сигналы в DL
Физический канал в DL образован набором ресурсных элементов, содержащих данные верхних уровней, и служит интерфейсом между спецификациями 3GPP TS 36.212 и 3GPP TS 36.211 [35]. Спецификацией 3GPP TS 36.211 определены следующие физические каналы в DL: а) физический разделяемый канал «вниз» PDSCH (Physical Downlink Shared Channel); б) физический вещательный канал РВСН (Physical Broadcast Channel); в) физический широковещательный (многоадресный) канал РМСН (Physical Multicast Channel); г) физический канал управления индикатора формата PCFICH (Physical Control Format Indicator Channel); д) физический канал управления «вниз» PDCCH (Physical Downlink Control Channel); e) физический канал индикатора HARQ PHICH (Physical Hybrid ARQ Indicator Channel); ж) улучшенный канал PDCCH - EPDCCH (Enhanced Physical Downlink Control Channel); з) физический канал управления «вниз» МТС -MPDCCH (МТС Physical Downlink Control Channel); и) короткий физический канал управления «вниз» SPDCCH (Short Physical Downlink Control Channel). Физический сигнал в DL образован набором ресурсных элементов, используемых на
физическом уровне, и не содержит данных верхних уровней. 3GPP TS 36.211 определены следующие физические сигналы в DL: а) опорный сигнал (Reference signal); б) сигнал синхронизации (Synchronization signal); в) сигнал обнаружения (Discovery signal); г) сигнал пробуждения МТС (МТС wake-up signal, MWUS).
Рисунок 5 иллюстрирует обобщенную структуру процедур обработки сигналов в физических каналах DL. Комплексный сигнал на нулевой частоте (baseband), представляющий физический канал DL, получается в результате последовательности: а) скремблирование кодированных бит в каждом кодовом слове при передаче в физическом канале; б) модуляция скремблированных бит и получение комплексных модуляционных символов; в) отображение комплексных модуляционных символов на один или несколько слоев; г) прекоди-рование комплексных модуляционных символов на каждом из слоев для передачи через антенные порты; д) отображение комплексных модуляционных символов для каждого антенного порта на ресурсные элементы; е) формирование комплексных выборок OFDM сигнала во временном домене для каждого антенного порта.
rlj1ls(m) =±( 1-2- c(2m)) + j±(l-2- с(2т + 1));
Рис. 5. Обобщенная структура процедур обработки в физических каналах DL
В DL определены шесть опорных сигналов RS (Reference Signal): а) опорный сигнал соты CRS (Cell Specific RS); б) опорный сигнал MBSFN; в) опорный сигнал заданного пользовательского устройства UE (DM-RS), ассоциированный с каналом PDSCH; г) опорный сигнал демодуляции DM-RS (DeModulation RS), ассоциированный с каналом EPDCCH или MPDCCH; д) опорный сигнал позиционирования PRS (Positioning Reference Signal); е) опорный сигнал информации о состоянии канала CSI-RS (Channel State Information RS). Через каждый антенный порт канала «вниз» передается один опорный сигнал. Для задач определения местоположения интерес представляют следующие сигналы: сигналы первичной CHHxpoHroauHnPSS (Primary Synchronization Signal), сигналы вторичной синхронизации SSS (Secondary Synchronization Signal), специальные опорные сигналы соты CRS, а также, опорные сигналы позиционирования PRS.
Опорные сигналы соты CRS
Пользовательское устройство UE принимает опорные сигналы соты CRS в сотах, поддерживающих передачи в канале PDSCH, в: а) субкадрах DL со структурой кадра типа 1; б) субкадрах DL и пилотных слотах DwPTS (Downlink Pilot Time Slot) со структурой кадра типа 2; в) не пустых субкадрах со структурой кадра типа 3. Опорные сигналы CRS передаются через один или несколько антенных портов от 0 до 3. В субкадрах с CRS разнос поднесущих Д/ = 15 кГц.
Формирование последовательности. Последовательность опорного сигнала соты CRS rins{m) определяется выражением
V2V
m = 0,1.....2N™ax'DL - 1;
где ns - номер слота в кадре, I - номер OFDM символа в слоте. Псевдослучайная последовательность с(п) задается кодом Голда длиной 31. Выходная последовательность с (п) длины MPN определяется для п = 0,1, ...,MPN — 1 выражением
с(п) = (xiCn + Nc) + х2(п + Ncj) mod2; хх(п + 31) = (х1(п + 3) + x1(n))mod2; (4) х2(п + 31) = (х2(п + 3) + х2(п + 2) + х2(п + 1) + х2(п))
где Nc = 1600 и первая ш-последовательность инициализируется согласно
х1(0) = 1; XjXn) = 0;п = 1,2.....30; (5)
Скрипт 1 содержит функцию формирования кода Голда согласно (4) и (5).
Скрипт 1. Функция формирования кода Голда
function c = gen_gold(M_pn, c_init) N_c = 1600;
x_1 = zeros(N_c + M_pn + 31, 1); x_2 = zeros(N_c + M_pn + 31, 1);
x_1(1) = 1;
for i=1:31
x_2(i) = mod(bitshift(c_init, -(i-1)), 2);
end
for i=1:(N_c+M_pn)
x_1(i+31) = mod(x_1(i+3) + x_1(i), 2); x_2(i+31) = mod(x_2(i+3) + x_2(i+2) + x_2(i+1) + x_2(i), 2); end
c = zeros(M_pn, 1); for i=1:M_pn
c(i) = mod(x_1(i+N_c) + x_2(i+N_c), 2);
end end
Вторая ш-последовательность инициализируется выражением
о*2(0-2*; (6)
в начале каждого OFDM символа согласно ct„it = 210 ■ (7 ■ « + 1) + i + 1) ■ (2- N%11 + 1)+2-
N,
cell
ID
10[ns/10J +nsmod2,
n' =
для структуры кадра 3, когда в составе ОЯ5; в остальных случаях;
Nrp =
1, для нормального CP 0, для расшнренногоСР'
(7)
(8) (9)
Отображение на ресурсные элементы. Последовательность гг п5(ш) опорного сигнала соты СЯ8 отображается на
(р)
комплексные модуляционные символы а, являющиеся
опорными символами антенного порта р в слоте п5, согласно
= (10)
к = 6т + (р + 1Л;Wд)mod6; (11)
1 = (0, Л^уть " 3 если р е {0,1}
0,NsDyLmb-3 если ре {0,1} 1 если р е {2,3} m = 0,1.....2 ■ Л^ - 1;
max.DL
m' = m + N,
RB
- ndl
(13)
(14)
7TT
*
'<1 Ж,
ч N
>
К, Я, А
—ресурсный элемент (к. I)
не используется для передач» на данном антенном порте
"-опорные символы на данном антенном порте
я,
Л, Л,
л,
к,
четные слоты нечет мне «литы
Антенный порт О
четные слот нечетные слоты
Антенный порт I
четные ышы нечет«
Антенный пор! 2
че I ные ело I ы не'кч иые ели
Антенный порт 3
Рис. 6. Отображение сигналов СЯБ на ресурсные элементы с нормальным СР
Рис. 7. Отображение сигналов СЯБ на ресурсные элементы с расширенным СР
Переменные V и ^¿^ определяют положение опорных сигналов в частотном домене ресурсной сетки согласно выражению
О, 3 3 О
3(nsmod2) ,3 + 3(nsmod2)
если р = 0 и1 = О если р = 0 и1 Ф О если р = 1 и1 = О если р = 1 и1 Ф О если р = 2 если р = 3
(15)
Сдвиг в частотном домене для заданной соты определяется выражением
(16)
Vshift = N,
Рисунки 6 и 7 иллюстрируют отображение сигналов CRS на ресурсные элементы RE ресурсной сетки с нормальным и расширенным CP соответственно; Rp обозначает RE, используемый для передачи CRS через антенный порт р.
Ресурсный элемент (к, Г), используемый для передачи опорного сигнала соты CRS через один из антенных портов в данном слоте, не будет задействован для каких-либо других передач через другие антенные порты в данном слоте и устанавливается в нулевое значение. Отображение сигналов CRS на ресурсные элементы ресурсной сетки реализуется двумя функциями. Первая функция (
скрипт 2) вычисляет индексы расположения сигналов CRS в ресурсных элементах ресурсной сетки согласно выражениям (11)-(16); аргументом функции является параметр enbParam, содержащий идентификатор соты. Вторая функция (
скрипт 3) выполняет формирование и отображение сигналов CRS на ресурсные элементы ресурсной сетки согласно выражениям (3)-(10); аргументом функции является параметр enbParam и номер субкадра sf rm.
Скрипт 2. Функция вычисления индексов расположения сигналов CRS
function [ind_s0, ind_s1] = get_crs_indices(enbParam)
% ID соты (Cell ID) % число RB (resource block)
% число поднесущих в одном
Nidcell = enbParam.CellID; Nrbdl = enbParam.NRBDL; в полосе downlink
Nrbsc = enbParam.NRBSC;
Nsymbdl = enbParam.NSYMBDL; % число символов в слоте
L_crs = [0, Nsymbdl-3];
v = [0, 3]; m_crs = (0:2*Nrbdl-1).";
k_crs_s0 = 6*m_crs + mod(v + mod(Nidcell, 6), 6) + 1;
ind_s0 = k_crs_s0 + L_crs*Nrbdl*Nrbsc;
ind_s1 = ind_s0 + Nsymbdl*Nrbdl*Nrbsc;
ind_s0 = ind_s0(:); ind_s1 = ind_s1(:);
end
Скрипт 3. Функция отображения сигналов CRS на ресурсные элементы
function ap_crs = get_crs(enbParam, sfrm) Nidcell = enbParam.CellID; % ID соты (Cell ID) Nrbdl = enbParam.NRBDL; % число RB (resource block) в полосе downlink
Nsymbdl = enbParam.NSYMBDL; % число символов в слоте Nrbmaxdl = 110; % максимальное число RB в LTE M_pn = 4*Nrbmaxdl; % максимальная длина последовательности Голда
if (Nsymbdl == 7)
Ncp = 1; else
Ncp = 0;
end
L_crs = [0, Nsymbdl-3]; m_crs = 0:2*Nrbdl-1; Ncrs_symb = length(L_crs); m_crs_s = length(m_crs); nSfrm = length(sfrm);
ap_crs = zeros(Ncrs_symb*m_crs_s*2, nSfrm); for n=1:nSfrm
ns = [0; 1] + (sfrm(n))*2;
c_in it = 2A10*(7*(ns + 1) + L_crs + 1)*(2*Nidcell+1) + 2*Nidcell + Ncp; for i=1:2
for j=1:Ncrs_symb
c = gen_gold(M_pn, c_init(i, j)); r = 1/sqrt(2)*((1 - 2*c(1:2:end)) + 1i*(1 -
2*c(2:2:end)));
ap_crs(bi2de([j i]-1)*m_crs_s + m_crs+1, n)
r(m_crs + Nrbmaxdl - Nrbdl + 1);
end
end
end end
Опорные сигналы позиционирования PRS
Опорные сигналы позиционирования передаются в ресурсных блоках субкадров канала «вниз», сконфигурированных для передачи опорных сигналов позиционирования. Если в соте для позиционирования сконфигурированы два субкадра, включая нормальный и MBSFN, то OFDM символы субкадра MBSFN, сконфигурированные для передачи сигналов позиционирования, будут использовать тот же циклический префикс, что и в субкадре #0. Если в соте для позиционирования сконфигурированы только субкадры MBSFN, OFDM символы субкадра MBSFN, сконфигурированные для передачи сигналов позиционирования, будут использовать расширенный циклический префикс. В субкадре, сконфигурированном для передачи сигналов PRS, начальное положение OFDM символов, сконфигурированных для передачи сигналов PRS, будет идентичным положениям тех символов в субкадре, которые имеют тот же циклический префикс, что и OFDM символы, сконфигурированные для передачи сигналов позиционирования.
Опорные сигналы позиционирования передаются через 6-й антенный порт. Если ресурсный элемент (k, I) распределен для передачи сигналов РВСН, PSS или SSS, то независимо от используемого антенного порта опорный сигнал позиционирования не будет отображен на этот ресурсный элемент. Для опорных сигналов позиционирования определен разнос поднесущих Д/ = 15 кГц.
Формирование последовательности. Последовательность опорного сигнала позиционирования PRS rins{m) определяется, как и в (3), согласно
ri,nsW = ±{l-2- c(2m)) +j± (1 - 2 ■ c(2m + 1));
V2
™ п л n Tijmax.DL Л
m = 0,1, ...,2Nrb — 1;
где ns - номер слота в кадре, I - номер OFDM символа в слоте. Генератор псевдослучайной последовательности c(i) определяется выражением (4) и инициализируется в начале каждого OFDM символа согласно выражению
cinit = 22S ■ [N,pdrs/512J + 210 ■ (7 ■ (ns + 1) + l + 1) ■ ■ (2 ■ (W™smod512) + 1) + 2- (W^RSmod512) + WCP;
(17)
где NlPDS 6 {0,1, ...,4095} равно значению NIcgll, если другое значение не сконфигурировано верхними уровнями, а ЫСР, как и в (9), определяется выражением
(1, ДЛЯ нормального СР 0, для расширенного СР'
Nrp =
Отображение на ресурсные элементы. Если верхними уровнями не сконфигурирован режим прыжков по частоте, то последовательность (ш) РЯ8 отображается на комплексные
(р)
модуляционные символы у, являющиеся опорными символами антенного порта р = 6 в слоте пБ согласно выражению (10), где для нормального циклического префикса
к = б(т + Ngè - N$s) + (б-1 + vsW/£)mod6;
/
{3,5,6 если nsmod2 = 0 1,2,3,5,6 если nsmod2 = 1 и (1 или 2 антенных порта РВСН) 2,3,5,6 если п,,тс^2 = 1 и (4 антенных порта РВСН) т = 0,1,... ,2 ■ - 1; т' = т + - Ы™5-,
а для расширенного циклического префикса
к = б(т + - + (5-1 + узк1Г1)тоА6-,
С 4,5 ! 1,2,4,5 ( 2,4,5
если nsmod2 = 0
если nsmod2 = 1 и (1 или 2 антенных порта РВСН) если nsmod2 = 1 и (4 антенных порта РВСН)
m' = т + N
RB max,DL
- Nprs-Mrb i
Ширина полосы частот опорного сигнала Л/дд5 конфигурируется верхними слоями, а специальный для данной соты сдвиг частот определяется выражением
(24)
Vshift = N/d rnodô;
гд eN,pDRS = N%a
если верхними уровнями не сконфигурировано другое значение Если верхними уровнями сконфигурирован режим прыжков по частоте при передаче сигналов РЯ8, конфигурация включает следующие параметры передачи: а) длина группы события, РЯ8 ¿мои?; б) число диа-
пазонов для прыжков по частоте при передаче сигналов PRS
yPRS vBAND
NnAMn ; в) начальный индекс PRB диапазона i для прыжков по
'е,
И NPRS ..., i\BAND
частоте, nfB; если ¿ = 0, то nfB = - NR§S; если i£
1}, то nfB = 2 ■ nfB ™ -ЙВ
где n'i - индекс первого ресурсного блока PRB в конфигурации сигналов PRS с прыжками по частоте.
При конфигурации режима прыжков по частоте на более высоком уровне последовательность опорного сигнала позиционирования PRS гг „5(ш) в событии PRS с индексом j, где j =
0,... ,LPgroup _ 1 в группе событий PRS, будет отображаться
(р)
на комплексные модуляционные символы а, являющиеся опорными символами антенного порта р = 6 в слоте ns согласно выражению (10), где для нормального СР
к = б(т + nf
i = jmod<^D;
') + (6-l + vsW/t)mod2;
(25)
(26) (27)
(18) (19)
3,5,6 если п5той 2 = О I = { 1,2,3,5,6 если п5той2 = 1 и (1 или 2 антенных порта РВСН) 2,3,5,6 если п5той2 = 1 и (4 антенных порта РВСН)
т = 0,1.....2 ■ Л^ - 1;
т' = т + п™ + -
а для расширенного циклического префикса
( = jmodNli%ji,D■, к = 6 (т + п¡гв) + (5-1 + vsW/£)mod2;
I
4,5 если п3той2 = 0 = •{ 1,2,4,5 если п5той2 = 1 и (1 или 2 антенных порта РВСН) 2,4,5 если п3той2 = 1 и (4 антенных порта РВСН)
т = 0,1.....2 ■ - 1;
т'=т + п™+ -
(28)
(29)
(30)
(31)
(32)
(33)
(34)
Рисунки 8 и 9 иллюстрируют ресурсные элементы ресурсной сетки при передаче сигналов РР8 с нормальным и расширенным СР соответственно.
Рис. 8. Отображение сигналов PRS на ресурсные элементы с нормальным СР
я,
*6
Щ
«6
я* «6
Ro
«ь
Щ
К„
¡к л»
четные слоты нечетные CJKTTTJ
Антенный порт 6
четпые е-юты нечетные слиты
ЛНКЧШЫН ГНфГ 6
Рис. 9. Отображение сигналов PRS на ресурсные элементы с расширенным СР
Таблица 2 содержит параметры конфигурации субкадра для сигналов PRS, включая период повторения субкадров PRS Tprs и сдвиг субкадров PRS APRS. Индекс конфигурации PRS IPRs конфигурируется более высокими уровнями. Опорные сигналы позиционирования передаются только в сконфигурированных субкадрах канала «вниз»; в слотах DwPTS (Downlink Pilot Time Slot) сигналы PRS не передаются. Опорные сигналы позиционирования PRS передаются в NPRS последовательных субкадрах канала «вниз», где параметр NPRS
конфигурируется на более высоких уровнях. Фрагменты опорных сигналов позиционирования в первом субкадре из Nprs субкадров канала «вниз» удовлетворяют
(10 xnf + [ns/2\ - APRS)modTPRS = 0; (35)
где nf - системный номер кадра SFN (System Frame Number), ns - номер слота внутри кадра.
Таблица 2
Параметры конфигурации субкадра для сигналов PRS
Индекс конфигурации PRS, IpRS Период субкадров PRS, TPRS (в числе субкадров) Сдвиг субкадров PRS, APRS (в числе субкадров)
0-159 160 ¡PRS
160-479 320 /РВ, - 160
480- 1119 640 /РВ, - 480
1120-2399 1280 W " 1120
2400-2404 5 7РВ, - 2400
2405-2414 10 W - 2405
2415-2434 20 W. - 2415
2435-2474 40 W - 2435
2475-2554 80 W. - 2475
2555-4095 Зарезервировано
Отображение сигналов РЯ8 на ресурсные элементы ресурсной сетки реализуется двумя функциями. Первая функция (скрипт 4) вычисляет индексы ресурсных элементов и сабфреймов расположения сигналов РЯ8; аргументом функции является параметр епЬРагат, содержащий идентификатор соты. Вторая функция (скрипт 5) выполняет формирование и отображение сигналов РЯ8 на ресурсные элементы ресурсной сетки; аргументом функции является параметр епЬРагат и номер субкадра sf гт.
Скрипт 4. Функция вычисления индексов расположения сигналов РЯБ
% ID PRS (выбирается равным
% число RB (resource block)
% число RB для передачи PRS % число поднесущих в одном
function [ind_s0, ind_s1, sbfrm0_ind, sbfrm5_ind] = get_prs_indices(enbParam)
Nidprs = enbParam.PrsID; ID соты)
Nrbdl = enbParam.NRBDL; в полосе downlink
Nrbprs = enbParam.NRBPRS; Nrbsc = enbParam.NRBSC;
Nsymbdl = enbParam.NSYMBDL; % число символов в слоте vshift = mod(Nidprs, 6); m_prs = (0:2*Nrbprs-1).'; L_prs_s0 = [3, 5, 6];
k_prs_s0 = 6*(m_prs+Nrbdl-Nrbprs) + mod(6 - L_prs_s0 + vshift,6) + 1;
ind_s0 = k_prs_s0 + L_prs_s0*Nrbdl*Nrbsc; L_prs_s1 = [1, 2, 3, 5, 6];
k_prs_s1 = 6*(m_prs+Nrbdl-Nrbprs) + mod(6 - L_prs_s1 + vshift,6) + 1;
ind_s1 = k_prs_s1 + L_prs_s1*Nrbdl*Nrbsc + Nsymbdl*Nrbdl*Nrbsc; ind_s0 = ind_s0(:); ind_s1 = ind_s1(:);
% размещение сигнала PRS в RG (используются только те
RE,
% которые не заняты другими сигналами) [~, pos_s0, ~] = setxor(ind_s0, [get_pss_indi-ces(enbParam), ...
get_sss_indices(enbParam)]);
% вычисление индексов RE в пределах сабфрейма для PBCH (TS 36.211 6.6.4)
k_pbch = Nrbdl*Nrbsc/2 - 36 + (0:71) + 1; ind_pbch_s0_3 = k_pbch + (0:3).'*Nrbdl*Nrbsc + Nsymbdl*Nrbdl*Nrbsc;
[~, pos_s1, = setxor(ind_s1, ind_pbch_s0_3(:)); sbfrm0_ind = [pos_s0; pos_s1 + length(L_prs_s0)*2*Nrb-prs];
sbfrm5_ind = [pos_s0; (1:length(ind_s1)).' + length(L_prs_s0)*2*Nrbprs]; end
Скрипт 5. Функция отображения сигналов PRS на ресурсные элементы
function ap_prs = get_prs(enbParam, sfrm) Nidprs = enbParam.PrsID; % ID PRS (выбирается равным ID соты)
Nrbdl = enbParam.NRBDL; % число RB (resource block) в полосе downlink
Nrbprs = enbParam.NRBPRS; % число RB для передачи PRS Nsymbdl = enbParam.NSYMBDL; % число символов в слоте % константы
Nrbmaxdl = 110; % максимальное число RB в LTE M_pn = 4*Nrbmaxdl; % максимальная длина последовательности Голда
l_symb = 0:Nsymbdl; % номера символов в слоте LTE с нормальным CP
if (Nsymbdl == 7) Ncp = 1;
else
Ncp = 0;
end
L_prs_s0 = [3, 5, 6];
L_prs_s1 = [1, 2, 3, 5, 6];
m_prs = 0:2*Nrbprs-1;
m_prs_s = length(m_prs);
nSfrm = length(sfrm);
Nprs_symb_s0 = length(L_prs_s0);
Nprs_symb_s1 = length(L_prs_s1);
Nprs_symb = Nprs_symb_s0 + Nprs_symb_s1;
ap_prs = zeros(Nprs_symb*m_prs_s, nSfrm);
for n=1:nSfrm
ns = [0; 1] + (sfrm(n))*2;
c_in it = 2A28*floor(Nidprs/512) + ...
2A10*(7*(ns + 1) + l_symb + 1)*(2*mod(Nidprs, 512)+1) + ...
2*mod(Nidprs, 512) + Ncp; for i=1:2
if (i == 1)
L_prs = L_prs_s0 + 1;
else
L_prs = L_prs_s1 + 1;
end
for j=1:length(L_prs)
c = gen_gold(M_pn, c_init(i, L_prs(j))); r = 1/sqrt(2)*((1 - 2*c(1:2:end)) + 1i*(1 -
2*c(2:2:end)));
ap_prs((i-1)*Nprs_symb_s0*m_prs_s + (j-1)*m_prs_s + m_prs+1, n) = ...
r(m_prs + Nrbmaxdl - Nrbprs + 1);
end
end
end end
Первичные сигналы синхронизации PSS В сети LTE всего 504 уникальных идентификатора соты на физическом уровне. Идентификаторы соты на физическом уровне сгруппированы в 168 уникальных групп, где в каждой группе по 3 идентификатора. Группировка осуществляется так, что каждый идентификатор соты на физическом уровне
является частью одной и только одной группы идентификаторов сот на физическом уровне. Идентификатор соты на фи-определяется как
■еН _ эмЮ ЛД2).
зическом уровне Л^д"
Ntf = ЗЛ^ + N}0
d)
где число NjD находится в диапазоне от 0 до 167 и определяет группу идентификаторов сот на физическом уровне, а число
(2)
N,d находится в пределах от 0 до 2 и определяет идентификатор сот на физическом уровне в пределах группы.
Формирование последовательности. Последовательность первичного сигнала синхронизации PSS (Primary Synchronization Signal) d(n) формируется из последовательности Задова-Чу в частотном домене согласно выражению
,пип(п + !)
(36)
du(n) =
.Пи(П + 1)(П + 2)
Ve
п = 0,1.....30;
п = 31,32.....61.
(37)
где и - показатель корня последовательности Задова-Чу (таблица 3).
Таблица 3
Показатель корня первичного сигнала синхронизации
Идентификатор соты О) в группе Nln Показатель корня и
0 25
1 29
2 43
Отображение на ресурсные элементы. Отображение последовательности йи(п) на ресурсные элементы зависит от структуры кадра. Пользовательское устройство ЦЕ считает, что если по одному из антенных портов ведется передача одного из опорных сигналов канала «вниз», то по тому же антенному порту не может вестись передача первичного сигнала синхронизации. Также ЦЕ считает, что если через данный антенный порт ведется передача первичного сигнала синхронизации Р88, то никакой другой сигнал Р88 через данный антенный порт не передается. Отображение последовательности йи(п) на ресурсные элементы осуществляется согласно
(38)
akl = d(n),n = 0, .„,61;
к=п- 31 +
N^N™
(39)
Для структуры кадра типа 1 первичный сигнал синхронизации PSS отображается на последний OFDM символ в слотах
0 и 10. Для структуры кадра типа 2 первичный сигнал синхронизации PSS отображается на 3-й OFDM символ в субкадрах
1 и 6. Индексы ресурсных элементов (к, I) в OFDM символах, определяются согласно выражениям
к = п-31+-
п = -5,-4, .„,—1,62,63.....66:
(40)
(41)
зарезервированы и не используются для передачи первичных сигналов синхронизации Р88.
Для структуры кадра типа 3 первичный сигнал синхронизации отображается на ресурсные элементы аналогично структуре кадра типа 1 с учетом следующих исключений: а)
первичныи сигнал синхронизации передается только тогда, тогда соответствующий субкадр не пустой и его последние 12 OFDM символов задействованы для передачи; б) первичный сигнал синхронизации, являющийся составной частью сигнала обнаружения, передается в последнем OFDM символе первого слота фрагмента сигнала обнаружения.
Для выделенных сот MBMS первичный сигнал синхронизации отображается на ресурсные элементы аналогично структуре кадра типа 1 с учетом следующего исключения: первичный сигнал синхронизации передается в слоте 0 только в субкадрах, номера которых удовлетворяют условию n^mod4=0.
Отображение сигналов PSS на ресурсные элементы ресурсной сетки реализуется двумя функциями. Первая функция (
скрипт 6) вычисляет индексы расположения сигналов PSS в ресурсных элементах ресурсной сетки; аргументом функции является параметр enbParam, содержащий идентификатор соты. Вторая функция (
скрипт 7) выполняет формирование и отображение сигналов PSS на ресурсные элементы ресурсной сетки; аргументом функции является параметр cellID.
Скрипт 6. Функция вычисления индексов расположения сигналов PSS
function ind = get_pss_indices(enbParam) Nrbdl = enbParam.NRBDL; % число RB (resource block) в полосе downlink
Nrbsc = enbParam.NRBSC; % число поднесущих в одном RB Nsymbdl = enbParam.NSYMBDL; % число символов в слоте L_pss = Nsymbdl - 1; m_pss = 0:61;
k_pss_s0_s10 = m_pss - 31 + Nrbdl*Nrbsc/2 + 1;
ind = k_pss_s0_s10 + L_pss*Nrbdl*Nrbsc;
end
Скрипт 7. Функция отображения сигналов PSS на ресурсные элементы
function pss = get_pss(cellID) [~, Nid_2] = get_group_ids(cellID); switch (Nid_2) case 0
u = 25; case 1
u = 29; case 2
u = 34;
end
pss = [exp(-1i*pi*u.*(0:30).*(1:31)/63), exp(-1i*pi*u.*(32:62).*(33:63)/63)]; end
Вторичные сигналы синхронизации SSS
Формирование последовательности. Последовательность d(0), ...,d(61) вторичного сигнала синхронизации SSS (Secondary Synchronization Signal) формируется в результате соединения (сцепления) с перемежением двух бинарных последовательностей длины 31. Полученная в результате соединения последовательность скремблируется последовательностью первичного сигнала синхронизации. Комбинация двух последовательностей длины 31, образующая вторичный сигнал синхронизации, изменяется от субкадра к субкадру согласно выражению
d(2n) =
s^mo)(n)c0(n) в субкадрах 0,1,2,3,4; sj;mi^(n)c0(n) в субкадрах 5,6,7,8,9;
(42)
d(2n + 1)
s1(mi)(n)c1(n)z:[mo)(n) в субкадрах 0,1,2,3,4;
(43)
s¿mo)(n)c1(n)z^^(n) в субкадрах 5,6,7,8,9;
Sm1)
где 0 < п <30. Индексы т0 и тг определяются идентификатором группы сот на физическом уровне согласно выражению
(44)
(45)
т0 = m'mod31; т1 = (т0 + |m'/31J + l)mod31;
т' = + q(q + 1)/2 ; q =
■q' = [ЛГ^/ЗО].
(46)
(47)
(48)
с начальными условиями
х(0) = 0; х(1) = 0; х(2) = 0; х(3) = 0; х(4) = 1.
(51)
с0(п) = с ((n + W®) mod31^; Cl(n) = с (jn + W® + з) mod31^ ;
(52)
(53)
z^o^n) = z ((n + (rn0mod8))mod3l) ; z.[mi)(n) =z((n + (m1mod8))mod3l);
где
z(í) = l-2x(í); 0 < i < 30; х(Г+ 5) = (x(i + 4) + x(i + 2) +х(Г+ 1) + x(i))mod2,0 <T<25] с начальными условиями
x(0) = 0; x(l) = 0; x(2) = 0; x(3) = 0; x(4) = 1. а индексы m0 и тг содержит таблица 4.
(57)
(58)
(59)
(60)
(61)
Отображение последовательности на ресурсные элементы зависит от структуры кадра. В субкадре структуры кадра типа 1 и типа 3 и в половине кадра структуры кадра типа 2 для вторичного сигнала синхронизации SSS используется тот же антенный порт, что и для первичного сигнала синхронизации PSS. Последовательность d(n) отображается на ресурсные элементы согласно
ак i = d(n), п = 0,... ,61;
к = п- 31 +
ndlnrb 'Vrb'Vsc
Две последовательности и б^™1'1 определяются
как два различных циклических сдвига да-последовательно-сти 5(п) согласно выражениям
т°\п) = ^((п + m0)modЗl); 5 [тг\п) = §((п + т1)той 31); где
§(() = 1 - 2х((); 0 < I < 30; (49)
х(Г+ 5) = (х(Г+2) +x(r))mod2,0 < Г< 25; (50)
для кадра типа 1 за исключением МВМ5; ^Оуть ~ 1 в слотах 1и11 для структуры кадра типа 2
в слотах с Р55 для структуры кадра типа 3 в слотах с Р55 для выделенных сот МВМ5
N°ymb - 2 в слотах О и 10
Ndl „ - 2
(62) (63)
(64)
„ - 2
Ресурсные элементы с индексами (к, 0, определяемыми выражениями (62) и (63) при п = —5, —4,..., —1,62,63,... ,66, зарезервированы и не используются для передачи вторичных сигналов синхронизации 888.
Таблица 4
Соответствие идентификатора группы и индексов ш0, тг
Две скремблирующие последовательности с0(п) и сх(п) зависят от сигнала первичной синхронизации Р88 и определяются двумя различными циклическими сдвигами да-после-довательности с(п) согласно в^тражениям
где N¡2 Е {0,1,2} - идентификатор соты внутри группы Л^д, а с(() = 1-2х((); 0 < ( < 30; (54)
х(Г+5) = (х(Г+3) +x(r))mod2,0 < Г< 25; (55)
с начальными условиями
х(0) = 0; х(1) = 0; х(2) = 0; х(3) = 0; х(4) = 1. (56)
Скремблирующие последовательности и
г[т1\п) определяются как два различных циклических сдвига да-последовательности г(п) согласно
"in m0 тг " in m0 mt "in m0 m1 " in m0 mt "in m0 mt
0 0 1 34 4 6 68 9 12 102 15 19 136 22 27
1 1 2 35 5 7 69 10 13 103 16 20 137 23 28
2 2 3 36 6 8 70 11 14 104 17 21 138 24 29
3 3 4 37 7 9 71 12 15 105 18 22 139 25 30
4 4 5 38 8 10 72 13 16 106 19 23 140 0 6
5 5 6 39 9 11 73 14 17 107 20 24 141 1 7
6 6 7 40 10 12 74 15 18 108 21 25 142 2 8
7 7 8 41 11 13 75 16 19 109 22 26 143 3 9
8 8 9 42 12 14 76 17 20 110 23 27 144 4 10
9 9 10 43 13 15 77 18 21 111 24 28 145 5 11
10 10 11 44 14 16 78 19 22 112 25 29 146 6 12
11 11 12 45 15 17 79 20 23 113 26 30 147 7 13
12 12 13 46 16 18 80 21 24 114 0 5 148 8 14
13 13 14 47 17 19 81 22 25 115 1 6 149 9 15
14 14 15 48 18 20 82 23 26 116 2 7 150 10 16
15 15 16 49 19 21 83 24 27 117 3 8 151 11 17
16 16 17 50 20 22 84 25 28 118 4 9 152 12 18
17 17 18 51 21 23 85 26 29 119 5 10 153 13 19
18 18 19 52 22 24 86 27 30 120 6 11 154 14 20
19 19 20 53 23 25 87 0 4 121 7 12 155 15 21
20 20 21 54 24 26 88 1 5 122 8 13 156 16 22
21 21 22 55 25 27 89 2 6 123 9 14 157 17 23
22 22 23 56 26 28 90 3 7 124 10 15 158 18 24
23 23 24 57 27 29 91 4 8 125 11 16 159 19 25
24 24 25 58 28 30 92 5 9 126 12 17 160 20 26
25 25 26 59 0 3 93 6 10 127 13 18 161 21 27
26 26 27 60 1 4 94 7 11 128 14 19 162 22 28
27 27 28 61 2 5 95 8 12 129 15 20 163 23 29
28 28 29 62 3 6 96 9 13 130 16 21 164 24 30
29 29 30 63 4 7 97 10 14 131 17 22 165 0 7
30 0 2 64 5 8 98 11 15 132 18 23 166 1 8
31 1 3 65 6 9 99 12 16 133 19 24 167 2 9
32 2 4 66 7 10 100 13 17 134 20 25 - - -
33 3 5 67 8 11 101 14 18 135 21 26 - - -
Отображение сигналов 888 на ресурсные элементы ресурсной сетки реализуется двумя функциями. Первая функция (скрипт 8) вычисляет индексы расположения сигналов 888 в ресурсных элементах ресурсной сетки; аргументом
функции является параметр enbParam, содержащий идентификатор соты. Вторая функция (скрипт 9) выполняет формирование и отображение сигналов SSS на ресурсные элементы ресурсной сетки; аргументом функции является cellID.
Скрипт 8. Функция вычисления индексов расположения сигналов SSS
function ind = get_sss_indices(enbParam) Nrbdl = enbParam.NRBDL; % число RB (resource block) в полосе downlink
Nrbsc = enbParam.NRBSC; % число поднесущих в одном RB Nsymbdl = enbParam.NSYMBDL; % число символов в слоте L_sss = Nsymbdl - 2; m_sss = 0:61;
k_sss_s0_s10 = m_sss - 31 + Nrbdl*Nrbsc/2 + 1;
ind = k_sss_s0_s10 + L_sss*Nrbdl*Nrbsc;
end
Скрипт 9. Функция отображения сигналов SSS на ресурсные элементы
function [sss_s0, sss_s10] = get_sss(cellID)
[Nid_1, Nid_2] = get_group_ids(cellID);
m_sss = 0:30;
q_ = floor(Nid_1/30);
q = floor((Nid_1 + q_*(q_ + 1)/2)/30);
m_ = Nid_1 + q*(q + 1)/2;
m0 = mod(m_, 31);
m1 = mod(m0 + floor(m_/31) + 1, 31); x = zeros(1, 31); x(5) = 1; for i=1:26
x(i+5) = mod(x(i+2) + x(i), 2);
end
s = 1 - 2*x;
s0 = s(mod(m_sss + m0, 31) + 1); s1 = s(mod(m_sss + m1, 31) + 1); x = zeros(1, 31); x(5) = 1; for i=1:26
x(i+5) = mod(x(i+3) + x(i), 2);
end
c = 1 - 2*x;
c0 = c(mod(m_sss + Nid_2, 31) + 1); c1 = c(mod(m_sss + Nid_2 + 3, 31) + 1); x = zeros(1, 31); x(5) = 1; for i=1:26
x(i+5) = mod(x(i+4) + x(i+2) + x(i+1) + x(i), 2);
end
z = 1 - 2*x;
z0 = z(mod(m_sss + mod(m0, 8), 31) + 1); z1 = z(mod(m_sss + mod(m1, 8), 31) + 1); sss_s0 = zeros(1, 62); sss_s0(1:2:end) = s0.*c0; sss_s0(2:2:end) = s1.*c1.*z0; sss_s10 = zeros(1, 62); sss_s10(1:2:end) = s1.*c0; sss_s10(2:2:end) = s0.*c1.*z1; end
Формирование ресурсной сетки с опорными сигналами Рисунок 10 иллюстрирует частотно-временную ресурсную сетку с рассмотренными выше опорными сигналами LTE для сигнала с полосой 1,4 МГц.
Рис. 10. Частотно-временная ресурсная сетка для сигнала с полосой 1,4 МГц
Скрипт 10 содержит функцию формирования частотно-временной ресурсной сетки с рассмотренными выше опорными сигналами стандарта LTE.
Скрипт 10. Функция формирования частотно-временной ресурсной сетки
function frame_grid = generate_LTE_PRS_frame(enbParam) % функция формирует ресурсную сетку одного фрейма LTE для передачи PRS
Nidcell = enbParam.CellID; Nrbdl = enbParam.NRBDL; в полосе downlink
Nrbsc = enbParam.NRBSC;
% ID соты (Cell ID) % число RB (resource block)
% число поднесущих в одном
RB
Nsymbdl = enbParam.NSYMBDL; % число символов в слоте % ресурсная сетка сабфрейма (Subframe Resource Grid -SRG)
sbframe_grid = zeros(Nrbdl*Nrbsc, Nsymbdl*2); % ресурсная сетка фрейма (Frame Resource Grid - RG) frame_grid = repmat({sbframe_grid}, 1, 10); % Формирование PSS (tS 36.211 6.11.1)
% вычисление индексов ресурсных элементов RE в пределах сабфрейма для PSS (6.11.1.2)
ind_pss_s0_s10 = get_pss_indices(enbParam); % формирование последовательности PSS (6.11.1.1) d_pss = get_pss(Nidcell); ap_pss = d_pss; % размещение сигнала PSS в RG sbframe_grid_0 = frame_grid{1}; sbframe_grid_0(ind_pss_s0_s10) = ap_pss; sbframe_grid_5 = frame_grid{6}; sbframe_grid_5(ind_pss_s0_s10) = ap_pss; frame_grid{1} = sbframe_grid_0; frame_grid{6} = sbframe_grid_5; % Формирование SSS (TS 36.211 6.11.2) % вычисление индексов RE в пределах сабфрейма для сигнала SSS (6.11.2.2)
ind_sss_s0_s10 = get_sss_indices(enbParam); % формирование последовательности SSS (6.11.2.1) [d_sss_s0, d_sss_s10] = get_sss(Nidcell); ap_sss_s0 = d_sss_s0; ap_sss_s10 = d_sss_s10; % размещение сигнала SSS в RG sbframe_grid_0 = frame_grid{1}; sbframe_grid_0(ind_sss_s0_s10) = ap_sss_s0; sbframe_grid_5 = frame_grid{6}; sbframe_grid_5(ind_sss_s0_s10) = ap_sss_s10; frame_grid{1} = sbframe_grid_0; frame_grid{6} = sbframe_grid_5; % Формирование CRS (TS 36.211 6.10.1)
% вычисление индексов RE в пределах сабфрейма для сигнала CRS (6.10.1.2)
[ind_crs_s0, ind_crs_s1] = get_crs_indices(enbParam); % формирование последовательности CRS (6.10.1.1) for nSfrm=1:10
ap_crs = get_crs(enbParam, nSfrm-1); % размещение сигнала CRS в RG sbframe_grid_n = frame_grid{nSfrm}; sbframe_grid_n([ind_crs_s0; ind_crs_s1]) = ap_crs; frame_grid{nSfrm} = sbframe_grid_n;
end
% Формирование PRS (TS 36.211 6.10.4) % вычисление индексов RE в пределах сабфрейма для сигнала PRS (6.10.4.2)
[ind_prs_s0, ind_prs_s1, sbfrm0_ind, sbfrm5_ind] = get_prs_indices(enbParam);
% формирование последовательности PRS (6.10.4.1) for nSfrm=1:10
ap_prs = get_prs(enbParam, nSfrm-1); % размещение сигнала PRS в RG (используются только
те RE,
% которые не заняты другими сигналами) ind_prs = [ind_prs_s0; ind_prs_s1]; if (nSfrm == 1)
ap_prs = ap_prs(sbfrm0_ind); ind_prs = ind_prs(sbfrm0_ind); elseif (nSfrm == 6)
ap_prs = ap_prs(sbfrm5_ind); ind_prs = ind_prs(sbfrm5_ind);
end
sbframe_grid_n = frame_grid{nSfrm}; sbframe_grid_n(ind_prs) = ap_prs; frame_grid{nSfrm} = sbframe_grid_n; end
frame_grid = [frame_grid{:}]; end
Рисунок 11 иллюстрирует структуру программных модулей формирования частотно-временной ресурсной сетки с рассмотренными опорными сигналами.
Формирование сигнала OFDM на нулевой частоте Непрерывный во времени сигнал s^(t) на антенном порте р в OFDM символе I в слоте канала «вниз» определяется выражением
+ £KI<B/2l а(р)^ . ej2nkAf(t-NCP,Ts).
для 0 <t <(NCPjl + N)TS, fc(-) = к + [N^NsRcB/2i, ft« = к + [N^N™/2\ - 1. Переменная N = 2048 для разноса под-несущих Д/ = 15 кГц, N = 4096 для Д/ = 7.5 кГц, N = 12288 для Д/ = 2.5 кГц, N = 24576 для Д/ = 1.25 кГц и N = 82944 для Д/ = 1/(829447;) « 0.37 кГц.
Для структуры кадра типа 3, если канал PDCCH передается в субкадре, начиная с OFDM символа s^ (t) на основе принятой из канала «вверх» информации, которая содержит индикатор занятости канала '1', OFDM символ s;(p)(t), I = 13
в предыдущем субкадре может быть сформирован согласно
=
0 0 <t< 7687;; (66)
- NCP:13TS) 7687; < t < (AfCP,13 + N)TS.
OFDM символы в слоте передаются в порядке увеличения индекса I, начиная с I = 0, где OFDM символ I > 0 начинается в момент времени + N^)TS в пределах слота. В том случае, если первый OFDM символ использует нормальный циклический префикс, а остальные OFDM символы используют расширенный циклический префикс, начальное положение OFDM символов с расширенным циклическим префиксом будет идентично положению символов в слоте, где все OFDM символы используют расширенный циклический префикс. Таким образом, получится часть слота между двумя областями циклического префикса, где переданный сигнал не специфицирован. Для разноса поднесущих Д/ = 1.25 кГц используется один OFDM символ на слот и один слот на субкадр. Для разноса поднесущих Д/ « 0.37 кГц используется один OFDM символ на слот и один слот наЗ мс.
Таблица 5
Параметры OFDM символов
Конфигурация Длина циклического префикса NCP l
Нормальный циклический префикс Af = 15 кГц 160 для 1 = 0 144 для 1 = 1,2, ...,6
Расширенный циклический префикс Д f = 15 кГц 512 для 1 = 0,1, .„,5
Af = 7.5 кГц 1024для 1 = 0,1,2
Af = 2.5 кГц 3072 для 1 = 0
Af = 1.25 кГц 6144для 1 = 0
Af ~ 0.37 кГц 9216 для 1 = 0
Скрипт 10. Функция формирования частотно-временной ресурсной сетки
frame grid — genera tie LTE PRS frame [enbParam ;
Скрипт 6, Функция вычисления индексов расположения сигналов PS S
ind_ps$_sO_slû =
get pas indices[enbParam);
T
Скрипт 7. Функция отображения сигналов PSS на ресурсные элементы
d_pss - get_pss(Nidcell);
Скрипт 8. Функция вычисления нклсксов расположения сигналов SSS
irid_sss_$0_sl0 -
Скрипт Функция отображения сигналов SSS на ресурсные элементы
[d_sss_s0, d_sss_sl0] = _get sss[Nldcell) ;_
Скрипт 2. Функция вычисления индексов расположения сигналов CRS
[ind_cts_siO, ind_cr$_sl] -
: s . : :■ :s ■::.];■ : г ;
Скрипт 3. Функция отображения сигналов CRS на ресурсные элементы
apcrs -get crs lenbParam, n3frm-l) ;
Скрипт 4. Функция вычисления индексов расположения сигналов PRS
[ind_prs_s0, indjprs_sl] -get prs indinsslenbParam);
Скрипт 5. Функция отображения сигналов PRS на ресурсные элементы
ap_prs -get prs(enbParam, nSfrm-1);
Скрипт I,Функция формирования кола Голла
c=geri_gold (M_pn, c_inic tij ] ) 1;
Скрипт l. Функция формирования кода Голла
c=gen_gold (M_pn, c_init{i,L_prs(])1);
Рис. 11. Структура программных модулей формирования частотно-временной ресурсной сетки
Скрипт 11 содержит функцию формирования сигнала OFDM на нулевой частоте для канала шириной 1,4 МГц.
Скрипт 11. Функция формирования сигнала OFDM на нулевой частоте
function ofdmFrmSig = modulate_LTE_ofdm(frame_grid, enbParam)
% функция формирования OFDM сигнала одного кадра LTE (TS 36.211 6.12)
% параметры OFDM для полосы 1.4 МГц cpLen0 = 10; cpLen = 9; Nfft = 128;
Nrbdl = enbParam.NRBDL; Nrbsc = enbParam.NRBSC; Nsymbdl = enbParam.NSYMBDL; Nsubfrm = size(frame_grid, 2)/Nsymbdl/2; Nsc = Nrbsc*Nrbdl; firstSC = (Nfft - Nsc)/2 + 1; samplesPerSubframe = 2*(cpLen0 + cpLen*6 + Nfft*Nsymbdl);
ofdmFrmSig = zeros(Nsubfrm*samplesPerSubframe, 1); pos = 0;
for i = 1:Nsubfrm*Nsymbdl*2 ifftin = zeros(Nfft, 1);
ifftin(firstSC+(0:Nsc/2-1)) = frame_grid(1:Nsc/2, i); ifftin(firstSC+Nsc/2+1+(0:Nsc/2-1)) = frame_grid(Nsc/2+1:end, i);
iffout = ifft(fftshift(ifftin, 1)); if (mod(i - 1, Nsymbdl) == 0)
iffoutCP = [iffout(end-cpLen0+1:end,:); iffout]; L = cpLen0 + Nfft; ofdmFrmSig(pos+(1:L),:) = iffoutCP; pos = pos + cpLen0 + Nfft;
else
iffoutCP = [iffout(end-cpLen+1:end,:); iffout]; L = cpLen + Nfft;
ofdmFrmSig(pos+(1:L),:) = iffoutCP; pos = pos + cpLen + Nfft;
end
end end
Перенос сигнала OFDM на несущую частоту и передача в радиоэфир
Скрипт 12 содержит программный модуль с последовательностью процедур формирования и передачи на заданной несущей частоте в радиоэфир рассмотренных выше опорных сигналов LTE в полосе 1,4 МГц.
Скрипт 12. Программный модуль передачи опорных сигналов платой SDR
enbParam.CellID = 241; % ID соты (Cell ID) от
0 до 503
enbParam.PrsID = enbParam.CellID; % ID PRS сигнала (совпадает с CellID)
enbParam.NRBDL =6; % число RB (resource
block) в полосе downlink
enbParam.NRBPRS =3; % число RB для пере-
дачи PRS
enbParam.NRBSC = 12; % число поднесущих в
одном RB
enbParam.NSYMBDL =7; % число символов в слоте
enbParam.Nfft = 128; % число точек FFT
enbParam.Position = 1.2e3; % расстояние от eNB до UE
enbParam.SamplingRate = 1.92e6; % частота дискретизации enbParam.SampPerSymb = 4;
usrpCenterFreq = 2.44e9; % несущая частота, Гц usrpGain = 50; % усиление передающего тракта, дБ
% Формирование фрейма lte с PRS
frame_grid = generate_LTE_PRS_frame(enbParam);
ssInd = [enbParam.NRBDL*enbParam.NRBSC*5 + (1:72*2), ...
enbParam.NRBDL*enbParam.NRBSC*75 + (1:72*2)].'; % Заполнение пустых поднесущих, кроме поднесущих пренад-лежащих PSS и SSS
emptySubcarrier = (frame_grid == 0); emptySubcarrier(ssInd) = 0;
data = 0.5/sqrt(2)*(2*(rand(size(emptySubcarrier)) > 0.5) - 1 + ...
1i*(2*(rand(size(emptySubcarrier)) >
0.5) - 1));
frame_grid(emptySubcarrier) = data(emptySubcarrier); % Размещение RE в OFDM символе, выполнение iFFT prs_frame_sig = modulate_LTE_ofdm(frame_grid, enbParam);
connectedRadios = findsdru; radio = comm.SDRuTransmitter(); switch (connectedRadios.Platform) case 'B210'
radio.Platform = connectedRadios.Platform; radio.SerialNum = connectedRadios.SerialNum; case'N200/N210/USRP2'
% частота дискретизации для работы с N210 enbParam.SamplingRate = 2e6; % коэфф. интерполяции для работы с N210 enbParam.SampPerSymb = 50;
radio.IPAddress = connectedRadios.IPAddress; case 'X310'
% коэфф. интерполяции для работы с X310 enbParam.SampPerSymb = 96;
radio.IPAddress = connectedRadios.IPAddress; otherwise
error('Ошибка : He обнаружена плата USRP');
end
fprintf('Обнаружена плата %s\n', connectedRadios.Platform); radio.Platform = connectedRadios.Platform; radio.MasterClockRate = enbParam.Sam-plingRate*enbParam.SampPerSymb;
radio.InterpolationFactor = enbParam.SampPerSymb; radio.CenterFrequency = usrpCenterFreq; radio.Gain = usrpGain; prs_frame_sig = prs_frame_sig/max(abs(prs_frame_sig(:))); disp('Начало передачи'); tic; numFrmTx = 4000; currentFrm = 0;
while currentFrm < numFrmTx % секунд
bufferUnderflow = step(radio,prs_frame_sig); if bufferUnderflow~=0
warning('Oтбpoшeнныe выборки')
end
currentFrm = currentFrm + 1;
fprintf('Кадр #%i/%i передан...^', currentFrm, numFrmTx)
end
release(radio);
disp('Передача завершена'); toc;
Далее приведем описание программы и методик лабораторных испытаний процедур формирования опорных сигналов стандарта LTE.
Лабораторные испытания SDR передатчика сигналов LTE
Рисунок 12 иллюстрирует схему лабораторных испытаний макета формирования и передачи опорных сигналов стандарта LTE.
В состав схемы лабораторных испытаний входит макет передатчика eNB и приемника UE на SDR плате USRP В210 [36]. SDR плата USRP В210 соединяется с АРМ по интерфейсу USB 3.0. АРМ с СПО Matlab поддерживает интерфейс с SDR платой USRP [38] посредством предварительно установленного драйвера UHD (USRP Hardware Driver) [39].
Макет передатчика eNB ил SDR плате tJSRPBÎIO
f 1аПраВЛСННЫ M птветвнтел I.
Макет i|'.ii"i .i .i UE на
SDK плите lISRP B2i(i
A I'M с СПО Mallab, реализующее 1|к>рм1гровнннс с[Iгнался PSS. SSS, С RS, PRS
ViuiBC|)caibiiMfl Универсальный
анализатор анализатор
спектра сигналов
R&S FSHS R&S TSMW
A I'M с СИО Mallab, реализующее прием п обработку анналов PSS, SSS.CRS, PR S
Рис. 12. Схема лабораторных испытаний передатчика опорных сигналов LTE
Передача опорных сигналов от SDR макета передатчика eNB к SDR макету приемника UE осуществляется посредством коаксиального кабеля через направленный ответви-тель, к которому подключены средства объективного контроля: универсальный анализатор спектра R&S FSH8 [44] и универсальный анализатор сигналов R&S TSMW [45].
Проверка формирования опорных сигналов стандарта LTE производится следующим образом. В СПО Matlab формируется комплексный сигнал, содержащий сигнал первичной синхронизации PSS, сигнал вторичной синхронизации SSS, специальный опорный сигнал соты CRS и опорный сигнал позиционирования PRS. Методика формирования данных сигналов, отображение на модуляционные символы и частотно-временную сетку OFDM сигнала на нулевой частоте с последующим переносом на несущую частоту и передачу в радиоэфир представлена в разделе 0. Лабораторный макет представлен на рисунке 13.
Рисунок 14 иллюстрирует пример инициализации параметров SDR макета eNB для работы в полосе 1,4 МГц и включает следующие параметры: идентификатор соты enbParam.CellID; идентификатор опорного сигнала позиционирования enbParam.PrsID (совпадает с enbParam.CellID); число ресурсных блоков enbParam.NRBDL; число ресурсных блоков enbParam.NRBPRS, используемых для передачи сигналов PRS; число поднесущих в одном ресурсном блоке enbParam.NRBSC; число OFDM символов в слоте enbParam.NSYMBDL; число точек быстрого преобразования Фурье enbParam.Nfft; частота дискретизации enbParam.SamplingRate; число выборок на символ enbParam.SampPerSymb. Помимо параметров физического уровня инициализируется идентификатор соты enbParam.CellID, который однозначно определяется форму опорных сигналов стандарта LTE PSS, SSS, CRS и PRS, используемых для формирования радионавигационного поля в составе сети с другими базовыми станциями eNB.
^ frj » С » Цдаь » çirhi t Ore&rve t mffler; I Ut*$iu > tejr* >
I d Fd 'L1: C.VUyi^rilLd'.Di^THivM'.iriIrtrtVLjL^i.i^HijjiiMIijnsjï'.llifjHs.idf^'n fcejfs.sdi.fcrn ■ I + 1
Name* Ц dpttwdiiitHTF oldnrun
дел.дсИл! ^gweiarte _L1E_ra5Jrime m 'j gtfcra.m
В get grcop.idun Qgeijirj.rri gptjmindirebni geljMi jn 'l] grt^j.hdictirïi
Q gel i"k'«..r ^Llgei.HibFrime.irKjm ^ Inlt.id
Itepfi ièncirl
mtîa™. Cilla ■ US; Sa te™ {Cell Ш) от в да SS]
int'iraif.PrsID л »näpjran.iiltlD; X a PK сигнала (совпадает с Calla} S число 30 (rtwmrct block) в полоса DL \ число 30 для передачи PRS \ число годнесущн* а одам HS X число екчаолов а слоте X число точек FFT X расстояние or iNE до UE X частота Дискрати11(1ии х ксодачеит мдоскрггянции
enfcPerair.NFiaDL j 6; enbfiraH.MBHS ■ 1; гпЬРагет.КЛКС ■ il; enhParau.NSVmCL - 7; enbfarM.NFit = 128; enbierav Position = 1.20; entParaip.äanp: incite - 1.92*6; entPiriii.SiiipPirSyrt =
usrpctfftirFrtq ^ xetf; s несущая частота, гц
.Ï'f'jiir . 50; X ycwiçHua пцидладго гранта, д&
Cgmnvid Waid™ fc»
Рис. 13. Лабораторные испытания передатчика опорных сигналов LTE
Сформированный в СПО Matlab комплексный OFDM сигнал на нулевой частоте, содержащий опорные сигналы PSS, SSS, CRS и PRS, посредством драйвера UHD подается на плату программно-конфигурируемого радио SDRUSRP В210 макета передатчика eNB и излучается по кабелю на направленный ответвитель. Автоматизированное рабочее место макета eNB представлено ноутбуком с предустановленным СПО Matlab и драйвером UHD. Макет UE также представлен платой SDR USRP В210 и АРМ с СПО Matlab. Направленный ответвитель содержит один вход и три выхода. Один из выходов ответвителя служит для подключения SDR макета приемника UE. Остальные два выхода ответвителя служат для подключения измерительных средств контроля: анализатора спектра R&S FSH8 [44] и анализатора сигналов физического уровня R&S TSMW [45].
rJ rmnJiiblÉjTE.Ciltfmiri lL\ PM.&ieO.H
Рис. 14. Инициализация модуля передачи опорных сигналов LTE
в Matlab
Для проверки признака формирования локального радионавигационного поля SDR макетом eNB в составе сети с другими eNB служит анализ спектра на заданной несущей частоте в заданной ширине полосы частот (рис. 15).
Для проверки корректности формирования локального радионавигационного поля SDR макетом eNB в составе сети с другими eNB служит анализ формы сигнала анализатором физического уровня (рис. 16). Критерием корректности формирования сигналов локального радионавигационного поля в составе сети с другими РОС-С служит признак идентификатора соты CellID (рис. 17).
Предустановленный идентификатор соты Л^6" = 239 SDR макета eNB в СПО Matlab (рис. 14) однозначно определяется анализатором сигналов физического уровня через
fi}
идентификатор группы N,D = 79 и идентификатор соты в
(2)
пределах группы = 2 (рис. 17). Результирующий идентификатор соты на физическом уровне, определяемый выражением (36), соответствует предварительно заданному N/b6" = 239 SDR макета eNB в СПО Matlab (рис. 14).
Occupied BW
<8>
Ref: -30.0 dBm Att: 0 dB
D3/D3/22 15:32 =1
• RBW: 100 kHz SWT: 20 ms Trace: Clear/Write VBW: 1 MHz Trig: Free Run »Detect: RMS
щ) 0BW: Щ 360 MHz -79.7 dBm 2D MHz Channel BW: % Pwr BW: 20.00 MHz 99.0 %
-40.0- -S0.0- -60.0_ <¡2>—
-70.0_
-60.0_
-90.0_ "■< ' V i/*vA j
•Л il l ■Ч m \ML\I If^rv ijji- iL.
fr^Crf -11Л ,л_ 11 s'n fT'r \
-12Л.Л_
Center:360 MHz Span:3 MHz
Загрузить Менеджер
сохранить ^ ¡эгрузиТ: * Скриншот Файлов
Рис. 15. Наблюдаемый спектр сигнала с шириной 1,4 МГц на несущей 360 МГц
Рис. 16. Анализ формируемого сигнала ГТГ в R&S TSMW
Рис. 17. Анализ CellID формируемого сигнала ГТГ в R&S TSMW Заключение
В настоящей работе предложен облик разрабатываемого SDR демонстратора технологии сетевого позиционирования, а также представлен опыт программно-аппаратной реализации формирователя опорных сигналов стандарта LTE, как составной части предлагаемого SDR демонстратора. Совокупность сформированных опорных сигналов макетов базовых станций eNB стандарта LTE, однозначно определяемых уникальным идентификатором соты, образует локальное радионавигационное поле разрабатываемого демонстратора технологии сетевого позиционирования. Программная реализация макетов базовых станций eNB представлена в виде последовательного формализованного описания процедур
формирования опорных сигналов стандарта LTE согласно спецификации 3GPP TS 36.211 с приведением соответствующих скриптов Matlab. Аппаратная реализация макетов базовых станций eNB представлена в виде SDR плат USRP В210. Корректность программно-аппаратной реализации процедур формирования опорных сигналов макетов базовых станций eNB стандарта LTE подтверждена проведенными лабораторными испытаниям с использованием средств объективного контроля. В ходе лабораторных испытаний показано, что предварительно заданный при инициализации SDR макета eNB идентификатор соты корректно определяется анализатором сигналов физического уровня.
Таким образом, в настоящей статье представлен первый этап разработки SDR демонстратора технологии сетевого позиционирования, а именно, подсистема SDR макетов базовых станций eNB, которая реализует формирование и передачу опорных сигналов стандарта LTE, образующих локальное радионавигационное поле. Направлением второго этапа исследований является разработка SDR макета пользовательского устройства UE, реализующего прием и обработку опорных сигналов стандарта LTE. Реализация SDR демонстратора технологии сетевого позиционирования позволит проводить обоснование технических решений по повышению точности определения местоположения устройств как на эксплуатируемых, так и на проектируемых сетях радиосвязи.
Литература
1. Тихвинский В.О., Терентъев C.B., Высочин В.П. Сети мобильной связи ГТГ/ЪТГ Advanced: технологии 4G, приложения и архитектура. М.: Издательский дом Медиа Паблишер, 2014. 384 с.
2. Тихвинский В.О., Терентъев C.B., Коваль В.А. Сети мобильной связи 5G: технологии, архитектура и услуги. М.: Издательский дом Медиа Паблишер, 2019. 376 с.
3. Тихвинский В., Девяткин Е., Белявский В. Особенности построения сетей синхронизации 5G: архитектура, протоколы и алгоритмы II Первая миля. 2022. № 1 (101). С. 52-61.
4. Фокин Г.А. Технологии сетевого позиционирования. Санкт-Петербург: СПбГУТ, 2020. 558 с.
5. Фокин Г.А. Технологии сетевого позиционирования 5G. Москва: Горячая Линия - Телеком, 2021. 456 с.
6. Zekavat R., Buehrer R. M. Handbook of position location: Theory, practice and advances. John Wiley & Sons, 2019. 1376 P.
7. Campos R. S., Lovisolo L. RF Positioning: Fundamentals, Applications, and Tools. Artech House, 2015. 369 p.
8. Sand S., Dammann A., Mensing C. Positioning in Wireless Communications Systems. Wiley, 2014. 276 p.
9. Фокин Г.А., Кучерявый A.E. Сетевое позиционирование в экосистеме 5G//Электросвязь. 2020. № 9. С. 51-58.
10. Фокин Г.А. Использование методов сетевого позиционирования в экосистеме 5GII Электросвязь. 2020. № 11.С 29-37.
11. Фокин Г.А. Сценарии позиционирования в сетях 5G II Вестник связи. 2020. № 2. С. 3-9.
12. Фокин Г.А. Сценарии позиционирования в сетях 5G II Вестник связи.2020. № 3. С. 13-21.
13. Киреев A.B., Фокин Г.А. Позиционирование объектов в сетях ГТГ посредством измерения времени прохождения сигналов II Труды учебных заведений связи. 2016. Т. 2.№ 1. С. 68-72.
14. Фокин Г.А. Оценка точности позиционирования абонентских станций в сетях ГТГ разностно-дальномерным методом II Актуальные проблемы инфотелекоммуникаций в науке и образовании. IV Международная научно-техническая и научно-методическая конференция: сборник научных статей в 2 томах: сборник научных статей в 2 томах. СПб.: СПбГУТ, 2015. Т.1.С. 170-173.
15. Сивере М.А., Фокин Г.А., Духовницкий О.Г. Позиционирование абонентских станций в сетях мобильной связи LTE разностно-дальномерным методом II Системы управления и информационные технологии. 2015. Т. 59. №. 1. С. 55-61.
16. Сивере М.А., Фокин Г.А., Духовницкий О.Г. Оценка возможностей метода разностно-дальномерного метода позиционирования абонентских станций в системах мобильной связи LTE средствами имитационного моделирования II Информационные технологии моделирования и управления. 2016. Т. 98. № 2. С. 149-160.
17. Фокин Г.А., Аль-Odxapu А.Х. Позиционирование подвижных источников радиоизлучений разностно-дальномерным методом II T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2017. Т. 11. №4. С. 41-46.
18. Киреев A.B., Фокин Г.А. Позиционирование базовой станции в сетях LTE средствами пространственной обработки сигналов II Актуальные проблемы инфотелекоммуникаций в науке и образовании. III Международная научно-техническая и научно-методическая конференция: сборник научных статей. СПб.: СПбГУТ, 2014. С. 124128.
19. Гельгор А.Л., Павленко И.И., Фокин Г.А., Горлов А.И., Попов Е.А., Лаврухин В.А., Сивере М.А. Пеленгация базовых станций в сетях LTE II Электросвязь. 2014. № 9. С. 34-39.
20. Киреев A.B., Фокин Г.А. Пеленгация источников радиоизлучения LTE мобильным пунктом радиоконтроля с круговой антенной решеткой II Труды Научно-исследовательского института радио. 2015. № 2. С. 68-71.
21. Киреев A.B., Фокин Г.А. Позиционирование источников радиоизлучения в сетях LTE с использованием круговой антенной решетки II Актуальные проблемы инфотелекоммуникаций в науке и образовании. IV Международная научно-техническая и научно-методическая конференция: сборник научных статей в 2 томах: сборник научных статей в 2 томах. СПб.: СПбГУТ, 2015. Т. 1. С. 122-126.
22. Fischer S. Observed time difference of arrival (OTDOA) positioning in 3GPP ГТГ Qualcomm White Pap. July. 2014. P.l-62.
23. Киреев A.B., Федоренко И.В., Фокин Г.А. Оценка точности позиционирования объекта с помощью границы Крамера-Рао II Труды учебных заведений связи. 2017. Том 3.№2. С. 77-83.
24. Дворников С.В., Фокин Г.А., Алъ-ОдхариА.Х., ФедоренкоИ.В. Оценка влияния свойств сигнала PRS ГТГ на точность позиционирования II Вопросы радиоэлектроники. Серия: Техника телевидения. 2017. № 4. С. 94-103.
25. Liu J., Feng S. Bnhanced RSTD for scalable bandwidth of OTDOA positioning in 3GPP ГГЕ II 2013 International Conference on Tocalization and GNSS (ГСГ-GNSS). 2013. P. 1-5.
26. Knutti F., Sabathy M., Driusso M., Mathis H., Marshall C. Positioning using ГГЕ signals II Proceedings of Navigation Conference in Furope. 2015. P. 1-8.
27. Bartolucci M., Del Peral-Rosado J.A., Estatuet-Castillo R., Garcia-Molina J.A., Crisci M., Corazza G.E. Synchronization of low-cost open source SDRs for navigation applications //2016 8th FSA Workshop on Satellite Navigation Technologies and Furopean Workshop on GNSS Signals and Signal Processing (NAVITEC). 2016. P. 1-7.
28. Фокин Г.А. Технологии программно-конфигурируемого радио. Москва: Горячая Линия - Телеком, 2019. 316 с.
29. del Peral-Rosado J.A. Fvaluation of the ГТГ positioning capabilities in realistic navigation channels. Universität Autónoma de Barcelona, 2014.
30. del Peral-Rosado J.A. et al. Software-defined radio ГТГ positioning receiver towards future hybrid localization systems II Proceedings of 31st AIAA International Communications Satellite Systems Conference. 2013. P. 5610.
31. del Peral-Rosado J.A., Seco-Granados G., Kim S., López-Salcedo J.A. Network Design for Accurate Vehicle Tocalization II1ГЕЕ Transactions on Vehicular Technology. 2019. Vol. 68. № 5. P. 4316-4327.
32. Shamaei K. Exploiting Cellular Signals for Navigation: 4G to 5G. University of California, Irvine, 2020.
33. Shamaei K., Khalife J., Kassas ZM.Exploiting ГТГ Signals for Navigation: Theory to Implementation II IEEE Transactions on Wireless Communications. 2018. Vol. 17. № 4. P. 2173-2189.
34. Shamaei K., Khalife J., Kassas Z.M.Pseudorange and multipath analysis of positioning with ГГЕ secondary synchronization signals II 2018 1ГЕЕ Wireless Communications and Networking Conference (WCNC). 2018. P. 1-6.
35. 3GPP TS 36.211 V16.7.0 (2021-12). Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical channels and modulation (Release 17).
36. USRP B210 (Board Only). Bttus Research. [Электронный ресурс]. URL: https://www.mathworks.com/products/5g.html (Дата обращения 08.06.2022).
37. USRP N210. Fttus Research. [Электронный ресурс]. URL: https://www.ettus.com/all-products/un210-kit/ (Дата обращения 08.06.2022).
38. USRP Support from Communications Toolbox. MathWorks. [Электронный ресурс]. URL: https://www.mathworks.com/hardware-support/usrp.html (Дата обращения 08.06.2022).
39. UHD (USRP Hardware Driver). Fttus Research. [Электронный ресурс]. URL: Available: https://www.ettus.com/sdr-software/uhd-usrp-hardware-driver/ (Дата обращения 08.06.2022).
40. OctoClock-G CDA-2990. Fttus Research. [Электронный ресурс]. URL: https://www.ettus.com/all-products/octoclock-g/ (Дата обращения 08.06.2022).
41. GPSDO Kit for USRP N200/N210. Fttus Research. [Электронный ресурс]. URL: https://www.ettus.com/all-products/gpsdo-kit/ (Дата обращения 08.06.2022).
42. LTF Toolbox. MathWorks. [Электронный ресурс]. URL: https://www.mathworks.com/products/lte.html (Дата обращения 08.06.2022).
43. Time Difference of Arrival Positioning Using PRS. MathWorks. [Электронный ресурс]. URL: https://www.mathworks.com/help/lte/ug/time-difference-of-arrival-positioning-using-prs.html (Дата обращения 08.06.2022).
44. R&S®FSH портативный анализатор спектра. Rohde & Schwarz GmbH & Co. [Электронный ресурс]. URL: https://www.rohde-schwarz.com/ru/products/test-and-measure-ment/handheld/rs-fsh-handheld-spectrum-analyzer_63493-8180.html (Дата обращения 08.06.2022).
45. R&S®TSMW Universal Radio Network Analyzer User Manual. Rohde & Schwarz GmbH & Co. [Электронный ресурс]. URL: https://www.rohde-schwarz.com/ph/manual/r-s-tsmw-universal-radio-network-analyzer-user-manual-manuals-gbl_78701-29128.html (Дата обращения 08.06.2022).
f I л
USING SDR TECHNOLOGY FOR NETWORK POSITIONING TASKS. LTE REFERENCE SIGNAL GENERATION
Grigoriy A. Fokin, The Bonch-Bruevich SPbSUT, St. Petersburg, Russia, gri-hafokin@gmail.com Dmitry B. Volgushev, The Bonch-Bruevich SPbSUT, St. Petersburg, Russia, d.volgushev@yandex.ru Vitaliy N. Kharin, LLC "Laboratory of Infocommunication Networks", St. Petersburg, Russia, kh.vet@labics.ru
Abstract
An analysis of the state of the problem of building prototypes of fourth and fifth generation network positioning technology, using the approach of model-based design and software-defined radio SDR (Software-Defined Radio) according to open foreign sources showed the high actuality and relevance of this direction. At the same time, insufficient attention is paid to this area of research and development in native sources. This paper proposes the layout of the developed SDR demonstrator of network positioning technology. The task of developing the demonstrator is to substantiate technical solutions to improve the accuracy of determining the location of devices in modern and future communication networks in the absence of signals from the global navigation satellite system. The purpose of using SDR technology for network positioning tasks is to get the opportunity to improve the developed technical solutions in the process of their actual operation. Developed demonstrator includes the following subsystems: a subsystem of eNB base station prototype with known coordinates that implements the generation and transmission of reference signals of the LTE standard; prototype of the user equipment UE, which implements the reception and processing of the reference signals of the LTE standard, as well as the primary processing of measurements using the reference signals of the LTE standard; eNB base station prototype synchronization subsystem, which implements the distribution of a timestamp signal; the SDR demonstrator control subsystem, which implements the control of the procedures for collecting primary measurements of network positioning and their secondary processing with the resulting estimate of the coordinates of the user equipment UE. Also, this article describes the results of software-hardware implementation and experimental testing of the LTE reference signal generator on USRP SDR devices in Matlab environment. The procedure for generating reference signals is uniquely determined by the cell identifier, and the generator itself is an integral part of the layout of the SDR network positioning technology being developed. Experimental testing of the reference signal generator in laboratory conditions using objective control tools showed correct determination of the group identificator and cell identificator within group, which uniquely determine initialized cell identifier.
Keywords: 4G, LTE, PSS, SSS, CRS, PRS, SDR, positioning. References
1. V.O. Tikhvinsky, S.V. Terentiev, V.P. Vysochin (2014). LTE/LTE Advanced mobile networks: 4G technologies, applications and architecture. Moscow: Media Publisher Publishing House. 384 p.
2. V.O. Tikhvinsky, S.V. Terentiev, V.A. Koval (2019). 5G mobile communication networks: technologies, architecture and services. Moscow: Media Publisher Publishing House. 376 p.
3. V. Tikhvinsky, E. Devyatkin, V. Belyavsky (2022). Features of building 5G synchronization networks: architecture, protocols and algorithms. First Mile. No. 1 (101), pp. 52-61.
4. G.A. Fokin (2020). Network positioning technologies. St. Petersburg: SPbGUT. 558 p.
5. G.A. Fokin (2021). 5G network positioning technologies. Moscow: Hot Line - Telecom. 456 p.
6. R. Zekavat, R.M. Buehrer (2019). Handbook of position location: Theory, practice and advances. John Wiley & Sons. 1376 p.
7. R.S. Campos, L. Lovisolo (2015). RF Positioning: Fundamentals, Applications, and Tools. Artech House. 369 p.
8. S. Sand, A. Dammann, C. Mensing (2014). Positioning in Wireless Communications Systems. Wiley. 276 p.
9. G.A. Fokin, A.E. Kucheryavy (2020). Network positioning in the 5G ecosystem. Electrosvyaz. No. 9, pp. 51-58.
10. G.A. Fokin (2020). Using network positioning methods in the 5G eco-system. Elektrosvyaz. No. 11, pp. 29-37.
11. G.A. Fokin (2020). Positioning scenarios in 5G networks. Vestnik svyazi. No. 2, pp. 3-9.
12. G.A. Fokin (2020). Positioning scenarios in 5G networks. Vestnik svyazi. No. 3, pp. 13-21.
13. A.V. Kireev, G.A. Fokin (2016). Positioning of objects in LTE networks by means of measuring the signal transit time. Proceedings of educational institutions of communication. Vol. 2. No. 1, pp. 68-72.
14. G.A. Fokin (2015). Estimation of positioning accuracy of subscriber stations in LTE networks by difference-range method. Actual problems of info telecommunications in science and education. IV International scientific-technical and scientific-methodical conference: collection of scientific articles in 2 volumes: collection of scientific articles in 2 volumes. St. Petersburg: SPbGUT. Vol. 1, pp. 170-173.
15. M.A. Sivers, G.A. Fokin, O.G. Dukhovnitsky (2015). Positioning of subscriber stations in LTE mobile communication networks using a difference-range method. Control systems and information technologies. Vol. 59. No. 1. P. 55-61.
16. M.A. Sivers, G.A. Fokin, O.G. Dukhovnitsky (2016). Evaluation of the capabilities of the difference-range method for positioning subscriber stations in LTE mobile communication systems by means of simulation. Information Technologies of Modeling and Control. Vol. 98. No. 2, pp. 149-160.
17. G.A. Fokin, A. Al-Odhari (2017). Positioning of mobile sources of radio emissions by the difference-range method. T-Comm. Vol. 11. No. 4, pp. 41-46.
18. A.V. Kireev, G.A. Fokin (2014). Base station positioning in LTE networks by means of spatial signal processing. Actual problems of info telecommunications in science and education. III International scientific-technical and scientific-methodical conference: collection of scientific articles. St. Petersburg: SPbGUT, pp. 124-128.
19. A.L. Gelgor, I.I. Pavlenko, G.A. Fokin, A.I. Gorlov, E.A. Popov, V.A. Lavrukhin, M.A. Sivers (2014). Direction finding of base stations in LTE networks. Electrosvyaz. No. 9, pp. 34-39.
20. A.V. Kireev, G.A. Fokin (2015). Direction finding of LTE radio emission sources by a mobile radio monitoring station with a circular antenna array. Proceedings of the Scientific Research Institute of Radio. No. 2, pp. 68-71.
21. A.V. Kireev, G.A. Fokin (2015). Positioning of radio emission sources in LTE networks using a circular antenna array. Actual problems of info telecommunications in science and education. IV International scientific-technical and scientific-methodological conference: collection of scientific articles in 2 volumes. St. Petersburg: SPbGUT. Vol. 1, pp. 122-126.
22. S. Fischer (2014). Observed time difference of arrival (OTDOA) positioning in 3GPP LTE. Qualcomm White Pap., pp. 1-62.
23. A.V. Kireev, I.V. Fedorenko, G.A. Fokin (2017). Estimation of object positioning accuracy using the Cramer-Rao boundary. Proceedings of educational institutions of communication. Vol. 3. No. 2, pp. 77-83.
24. S.V. Dvornikov, G.A. Fokin, A. Al-Odkhari, I.V. Fedorenko (2017). Evaluation of the influence of the properties of the PRS LTE signal on positioning accuracy. Problems of radio electronics. Series: TV Technique. No. 4, pp. 94-103.
25. J. Liu, S. Feng (2013). Enhanced RSTD for scalable bandwidth of OTDOA positioning in 3GPP LTE. 2013 International Conference on Localization and GNSS (ICL-GNSS), pp. 1-5.
26. F. Knutti, M. Sabathy, M. Driusso, H. Mathis, C. Marshall (2015). Positioning using LTE signals. Proceedings of Navigation Conference in Europe, pp. 1-8.
27. M. Bartolucci, J.A. Del Peral-Rosado, R. Estatuet-Castillo, J.A.Garcia-Molina, M. Crisci, G.E. Corazza (2016). Synchronization of low-cost open source SDRs for navigation applications. 2016 8th ESA Workshop on Satellite Navigation Technologies and European Workshop on GNSS Signals and Signal Processing (NAVITEC), pp. 1-7.
28. G.A. Fokin (2019). Software-defined radio technologies. Moscow: Hot Line - Telecom. 316 p.
29. J.A. del Peral-Rosado (2014). Evaluation of the LTE positioning capabilities in realistic navigation channels. Universitat Autonoma de Barcelona.
30. J.A. del Peral-Rosado et al. (2013). Software-defined radio LTE positioning receiver towards future hybrid localization systems. Proceedings of 31st AIAA International Communications Satellite Systems Conference. P. 5610.
31. J.A. del Peral-Rosado, G. Seco-Granados, S. Kim, J.A. Lopez-Salcedo (2019). Network Design for Accurate Vehicle Localization. IEEE Transactions on Vehicular Technology. Vol. 68. No. 5, pp. 4316-4327.
32. K. Shamaei (2020). Exploiting Cellular Signals for Navigation: 4G to 5G. University of California, Irvine.
33. K. Shamaei, J. Khalife, Z.M. Kassas (2018). Exploiting LTE Signals for Navigation: Theory to Implementation. IEEE Transactions on Wireless Communications. Vol. 17. No. 4, pp. 2173-2189.
34. K. Shamaei, J. Khalife, Z.M. Kassas (2018). Pseudorange and multipath analysis of positioning with LTE secondary synchronization signals. 2018 IEEE Wireless Communications and Networking Conference (WCNC), pp. 1-6.
35. 3GPP TS 36.211 VI6.7.0 (2021-12). Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical channels and modulation (Release 17).
36. USRP B2I0 (Board Only). Ettus Research. [Online]. URL: https://www.mathworks.com/products/5g.html (Accessed: 08.06.2022).
37. USRP N210. Ettus Research. [Online]. URL: https://www.ettus.com/all-products/un2I0-kit/ (Accessed: 08.06.2022).
38. USRP Support from Communications Toolbox. MathWorks. [Online]. URL: https://www.mathworks.com/hardware-support/usrp.html (Accessed: 08.06.2022).
39. UHD (USRP Hardware Driver). Ettus Research. [Online]. URL: https://www.ettus.com/sdr-software/uhd-usrp-hardware-driver/ (Accessed: 08.06.2022).
40. OctoClock-G CDA-2990. Ettus Research. [Online]. URL: https://www.ettus.com/all-products/octoclock-g/ (Accessed: 08.06.2022).
41. GPSDO Kit for USRP N200/N2I0. Ettus Research. [Online]. URL: https://www.ettus.com/all-products/gpsdo-kit/ (Accessed: 08.06.2022).
42. LTE Toolbox. MathWorks. [Online]. URL: https://www.mathworks.com/products/lte.html (Accessed: 08.06.2022).
43. Time Difference Of Arrival Positioning Using PRS. MathWorks. [Online]. URL: https://www.mathworks.com/help/lte/ug/time-difference-of-arrival-positioning-using-prs.html (Accessed: 08.06.2022).
44. R&S®FSH handheld spectrum analyzer. Rohde & Schwarz GmbH & Co. [Online]. URL: https://www.rohde-schwarz.com/ru/products/test-and-meas-urement/handheld/rs-fsh-handheld-spectrum-analyzer_63493-8I80.html (Accessed: 08.06.2022).
45. R&S®TSMW Universal Radio Network Analyzer User Manual. Rohde & Schwarz GmbH & Co. [Online]. URL: https://www.rohde-schwarz.com/ph/manual/r-s-tsmw-universal-radio-network-analyzer-user-manual-manuals-gbI_7870I-29I28.html (Accessed: 08.06.2022).
Information about authors:
Grigoriy A. Fokin, doctor of technical sciences, docent, associate professor of the Bonch-Bruevich St. Petersburg State University of Telecommunications Dmitry B. Volgushev, researcher of the Bonch-Bruevich St. Petersburg State University of Telecommunications
Vitaliy N. Kharin, candidate of technical sciences, head of control and testing department, LLC "Laboratory of Infocommunication Networks"
