sidelink-broadcast发送端流程分析

总的来说，首先产生发送信号 tx_output

tx_output = broadcast_tx(struct('NSLRB',NSLRB,'NSLID',NSLID,'cp_Len_r12',cp_Len_r12, 'slMode',slMode), ...
    struct('syncOffsetIndicator',syncOffsetIndicator,'syncPeriod',syncPeriod), ...
    numTotSubframes);

接下来附加噪声 noise、时偏 toff、频偏 foff

noise = sqrt((1/2)*10^(-SNR_target_dB/10))*complex(randn(length(tx_output),1), randn(length(tx_output),1));

% Time offset 
toff = randi([0,samples_per_subframe],1,1); 
rx_input = [zeros(toff,1); rx_input];

% Freq-offset
foff = 0.01; % set an error (%)
rx_input = rx_input(:).*exp(2i*pi*(0:length(rx_input(:))-1).'*foff/NFFT);

最后从接收信号 rx_input 中读取发送端的 configuration。

有几点需要注意：

因为在LTE中基本时间单位为：

\[\frac{1}{15 \text{kHz}\times 2048} \]

所以当 NSLRB = 25, NFFT = 512时，采样率为为$7.68\text{MHz}$，因为一个子帧持续时间$1ms$，所以得到samples_per_subframe = 7680；

时偏就是在信号前附加了一段0；
CFO对接收信号的影响为：

\[r[n] = x[n]e^{2 \pi \frac{\varepsilon }{N}n } \]

该公式参考《5G NR物理层技术详解原理、模型和组件》的6.5.2，可以发现与代码实现相同，与DFT点数有关。

接下来主要是分析发送信号的产生：
发送信号包括同步块h_slSync_tx、广播块h_slBroad_tx，最后形成tx_output三个步骤。
1.

h_slSync_tx  = SL_Sync(slSyncConfig, slBroadConfig);

需要生成主同步和辅同步数据块，两者生成过程类似，以PSS为例：在 h.slMode == 0 时，由36.211, 9.7.1协议可知，ZC序列的根索引值设定为 [25; 29; 34]，得到：

tmp = sqrt(72/(h.N_pss_cazac-1))*exp(-1i*pi*ZC_ind(jj)*n_ind.*(n_ind+1)/h.N_pss_cazac);

再生成对应的索引，以便将数据放置在时频资源块上；同时，将PSS符号转换成时域信号：

% IFFT
Tmp = ifft(ifftshift(tmp));
% Normalize power:
Tmp = h.NFFT/sqrt(h.NSLRB*h.NRBsc)*Tmp;
% Add CP:
Tmp = [Tmp(end-h.cpLenR+1:end); Tmp]; 
% Shift by half subcarrier:
h.psss_time_domain = Tmp.*exp(2i*pi*(-h.cpLenR:h.NFFT-1)'/h.NFFT/2);

示意图如下：

PSS在第2个和第3个ofdm符号处，且第3个ofdm符号处的PSS符号为第2个ofdm符号处的PSS符号的复制，SSS在第12个和第13个ofdm符号处，且第13个ofdm符号处的PSS符号为第12个ofdm符号处的SSS符号的复制，都占据62个子载波

ZC序列的优点：
1.恒包络，任意长度的ZC序列幅值恒定；
2.理想周期自相关，循环移位不等于ZC序列的长度后，则移位后的序列和原序列不相关；
3.良好的互相关，两个长度互质的ZC序列的互相关为常数，即需要当两个序列Root index的差与序列长度互质时；
4.对于长度为质数的ZC序列，傅立叶变换后仍是ZC序列
参考：1. https://www.mathworks.com/help/lte/ug/synchronization-signals-pss-and-sss.html
2. https://www.sharetechnote.com/html/Handbook_LTE_DMRS_PUSCH.html
3. https://en.wikipedia.org/wiki/Zadoff%E2%80%93Chu_sequence
4. https://blog.csdn.net/liuqi05/article/details/124010133

h_slBroad_tx = SL_Broadcast(slBroadConfig, h_slSync_tx.sync_grid);

由两部分组成（在 h.slMode == 1 || h.slMode == 2 时）：
l_PSBCH: Exact symbols carrying PSBCH while accounting for dm-rs, ss (guard is included!)，，占据8个符号 [0 4 5 6 7 8 9 13]
l_PSBCH_DMRS: 解调参考信号，占据8个符号 [3 10]

每个子帧的样本个数：

% 2*7*512 + 2*40 + 2*(7-1)*36
h.samples_per_subframe = 2*h.NSLsymb*h.NFFT + 2*h.cpLen0 + 2*(h.NSLsymb-1)*h.cpLenR;

解释：7个ofdm共有7个cp，其中只有第一个符号的cp占比是0.0781，后面6个cp的占比是0.0703，所以分别为5120.0781=40，5120.0703=36，总的来说共有样本数：51214+402+36*(14-2)=7680，与前面吻合

PSBCH占据中心72个子载波资源，如图所示：

具体生成流程如下：生成组跳频（Group hopping）、序列跳频（Sequence hopping）、循环移位（cyclic shift）、正交掩码（OCC）

u_s = h.u_slots();
v_s = h.v_slots();
a_s = h.a_slots();
orth_code = h.w_OOC();

基于u_s、v_s和a_s，生成基序列base_seq_slot，再用基序列乘以正交掩码，以生成 layerseq，layerseq矩阵的每列表示每层的两时隙 DMRS 信号，layerseq经过预编码后得到 antseq，antseq的每一列包含对应于一个子帧的堆叠DMRS符号。(参考代码 SL_DMRS 的600行左右)，最后将DMRS符号映射到时频资源网格上。
所谓映射类似于排序，放置数据，

h.psbch_drms_seq_grid = phy_resources_mapper(2*h.NSLsymb, h.NSLRB*h.NRBsc, h.l_PSBCH_DMRS, h.subixs_PSBCH, h.psbch_dmrs_seq);

如图所示：

可以参考：https://www.sharetechnote.com/html/Handbook_LTE_DMRS_PUSCH.html

for tested_subframe = 0:numTotSubframes-1
    % initialize signal
    tx_output_sf = 0*complex(ones(h_slBroad_tx.samples_per_subframe,1),ones(h_slBroad_tx.samples_per_subframe,1));
    % check if this is a broadcast subframe and load it
    if mod(tested_subframe,h_slSync_tx.syncPeriod) == h_slSync_tx.syncOffsetIndicator
         tx_output_sf  = CreateSubframe (h_slBroad_tx, tested_subframe);
    end
    % total tx waveform loading
    tx_output(tested_subframe*h_slBroad_tx.samples_per_subframe+1:(tested_subframe+1)*h_slBroad_tx.samples_per_subframe,1) = tx_output_sf;
end

接下来需要CreateSubframe，需要先SL_BCH_PSBCH_Encode：Sidelink BCH Transport/Physical Channel Tx Processing，然后phy_resources_mapper：映射到网格
SL_BCH_PSBCH_Encode包括如下内容：
1.CRC校验（40 -> 40+16=56）
参考：https://www.mathworks.com/help/matlab/matlab_prog/perform-cyclic-redundancy-check.html
https://www.sharetechnote.com/html/Handbook_LTE_NB_NPBCH.html#RateMatching_36_212_5_3_1
注意16位的CRC校验需要在序列尾附加额外的16个比特，但是多项式除数的最高次方为17。

2.信道编码（56 -> 56*3=168）
采用1/3码率的卷积码，输入1bit信息，会输出3bit，因此接下来需要速率匹配
参考：https://www.sharetechnote.com/html/Handbook_LTE_NB_NPBCH.html#RateMatching_36_212_5_3_1
https://www.sharetechnote.com/html/BasicProcedure_LTE_ChannelCoding_DL_SCH.html

3.速率匹配（168 -> 1152）h.psbch_BitCapacity = 1152 = PSBCH subcarriers x Num of Symbols x 2 due to QPSK = 7282
参考：https://www.sharetechnote.com/html/Handbook_LTE_NB_NPBCH.html#RateMatching_36_212_5_3_1
https://www.sharetechnote.com/html/BasicProcedure_LTE_ChannelCoding_DL_SCH.html
https://www.sharetechnote.com/html/5G/5G_PDSCH.html#Rate_Matching
因为不太理解，感觉有点类似交织操作，具体内容还需要联系代码，这里不做展开了。

4.无任何控制信息的 PUSCH 交织
执行的也是类似交织的操作，具体请查阅函数tran_uplink_MuxIntlvDataOnly_getIndices()；

5.交织
参考：https://www.sharetechnote.com/html/Handbook_LTE_PseudoRandomSequence.html
就是将基础序列与gold序列做模2加

至于gold序列可以参阅：https://www.sharetechnote.com/html/Handbook_LTE_PseudoRandomSequence.html
https://www.sharetechnote.com/html/Handbook_Communication_GoldCode.html
gold序列是伪随机序列，通过m序列得到，区别于线性分组码和卷积码，参阅函数phy_goldseq_gen()可知，先通过序列x1和序列x1的时延做模2加得到新的x1，同理得到新的x2，最后新的x1和新的x2做模2加即可

for n = 0 : Mpn -1
   output_bitseq(n+1,1) = mod(x1(n+1+Nc)+x2(n+1+Nc),2);
end

6.调制
这里的调制是将bit，即0，1映射为符号，例如QPSK调制，令00，01，10，11分别对应不同的复数值 1/sqrt(2)*[1+1i; 1-1i; -1+1i; -1-1i]，这与ofdm调制是不同的

7.层的映射
和天线端口相关；天线端口区别于实际物理天线

8.发送预编码
将输入序列reshape成矩阵，然后做了fft变换，再拉直

最后将psbch_output映射对对应的时频网格上，经过ofdm调制（IFFT，功率归一化，加CP，频移半个子载波）后得到最后的一个子帧的待发送数据，因为设定有1024个子帧（同步周期为40ms），所以最后的 **tx_output** 为$7864320 \times 1$。

(小细节：ofdm调制时，一次取一列，即同一个符号，不同频率，其次，因为fft点数是512需要补零，还有就是ifft(ifftshift(tmp)))

posted @ 2023-08-15 19:39 NoFreeLunch 阅读(102) 评论(0) 收藏举报

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