趙進(jìn)龍

摘 要：為了滿足密集覆蓋、高移動(dòng)性場(chǎng)景下的用戶需求，5G將工作在6GHz以下頻段的新空口作為重點(diǎn)研究方向之一。本文在SystemVue環(huán)境下建立了PDSCH下行鏈路仿真平臺(tái)，并對(duì)PDSCH鏈路的總體設(shè)計(jì)和功能進(jìn)行了概述。本文對(duì)該信道模型下的誤碼率性能進(jìn)行了仿真，評(píng)估了6GHz以下頻段的性能，同時(shí)助力5G新頻譜資源的研發(fā)與驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞：新空口 PDSCH 誤碼率 仿真 頻譜資源

中圖分類號(hào)：TN929 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）09（a）-0001-03

隨著第五代移動(dòng)通信技術(shù)（5G）的蓬勃發(fā)展，5G將滿足未來(lái)人們對(duì)超高流量密度、超高移動(dòng)性能以及超密集連接的需求。與4G相比，5G將支持更加多樣化的場(chǎng)景，以及充分利用低頻和高頻等頻譜資源。因此無(wú)線頻譜資源能否合理利用是5G技術(shù)成敗的關(guān)鍵因素之一。由于6GHz以下頻段具有良好的無(wú)線傳輸特性能，該頻段已經(jīng)成為業(yè)界研究的核心頻段，5G將通過(guò)工作在該低頻段的新空口來(lái)滿足大覆蓋、高移動(dòng)性場(chǎng)景下的用戶體驗(yàn)以及對(duì)于長(zhǎng)距離傳輸高穩(wěn)定性能的需求[1]。

物理下行共享信道（PDSCH）是用于承載數(shù)據(jù)的信道，此數(shù)據(jù)包括業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)以及高層信令等信息。本文在3GPP（第三代合作伙伴計(jì)劃）協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定下，主要針對(duì)PDSCH信道進(jìn)行了測(cè)量，并評(píng)估信道特性。本文基于SystemVue環(huán)境，采用PC側(cè)軟件、波形發(fā)生器、微波矢量信號(hào)源以及矢量信號(hào)分析儀結(jié)合，組成半實(shí)物的驗(yàn)證平臺(tái)，對(duì)6GHz以下頻段性能進(jìn)行評(píng)估。

1 PDSCH的結(jié)構(gòu)和功能

在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，信號(hào)從基站傳遞到移動(dòng)臺(tái)的物理鏈路稱之為下行信道。每一組資源粒（RE）對(duì)應(yīng)一條下行物理信道，并且資源粒子攜帶有來(lái)自上層的信息。PDSCH是LTE物理下行信道中的一種，用于承載來(lái)自傳輸信道DSCH（下行共享信道）的數(shù)據(jù)。在下行鏈路中，傳輸信道DSCH不能獨(dú)立存在，必須與前向接入信道或者專用信道同時(shí)存在，因此，PDSCH作為傳輸信道的載體也不能獨(dú)立存在。

在PDSCH中的數(shù)據(jù)是以傳輸塊作為基本傳輸單元的，每個(gè)傳輸塊對(duì)應(yīng)MAC（媒體接入控制）層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元[2]。在每個(gè)傳輸時(shí)間間隔內(nèi)，傳輸塊從MAC層傳送到物理層。其中，傳輸時(shí)間的間隔為1ms，與一個(gè)子幀的持續(xù)時(shí)間相同。

用戶使用PDSCH進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，每個(gè)用戶的一個(gè)子幀可以傳輸一個(gè)或者兩個(gè)傳輸塊，傳輸塊的數(shù)目取決于用戶所使用PDSCH選擇的傳輸模式。另外，由于在LTE體制中并未設(shè)計(jì)專用的尋呼指示信道，所以在常規(guī)的物理下行控制信道（PDCCH）中攜帶了尋呼指示信息，在PDSCH中執(zhí)行具體的尋呼功能。

2 PDSCH信道測(cè)量

SystemVue是Keysight公司推出的一款專業(yè)從事高級(jí)硬件和軟件信號(hào)處理與通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的行業(yè)工具。具有大量可選擇的仿真庫(kù)，允許用戶有針對(duì)性地增加通信、邏輯、DSP以及射頻模擬功能模塊。本文在SystemVue仿真環(huán)境中對(duì)PDSCH下行鏈路進(jìn)行了構(gòu)建，采用信號(hào)源（5182A）、信道仿真器（Sprint）和頻譜分析儀（N9020A）搭建了硬件平臺(tái)，對(duì)PDSCH下行發(fā)射端鏈路以及接收端鏈路進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并對(duì)該信道模型下的誤碼率性能進(jìn)行了仿真。

2.1 PDSCH的發(fā)射鏈路設(shè)計(jì)

發(fā)送端主要進(jìn)行的處理是將原始信息轉(zhuǎn)換成可靠的數(shù)據(jù)流然后在基站側(cè)發(fā)射。在下行發(fā)送端鏈路主要完成的功能有信道編碼、速率匹配、CRC（Cyclic Redundancy Check，循環(huán)冗余校驗(yàn)）、加擾、數(shù)字調(diào)制、層映射、預(yù)編碼、RE映射、產(chǎn)生OFDM（正交頻分復(fù)用）信號(hào)等[3，4]。

PDSCH下行發(fā)射鏈路的處理流程，可以用圖2進(jìn)行概括：（1）每個(gè)PDSCH傳輸塊都要進(jìn)行循環(huán)冗余校驗(yàn)，目的是保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。（2）數(shù)據(jù)在信道傳輸過(guò)程中易受到噪聲干擾，為了降低由于干擾帶來(lái)的差錯(cuò)，信道編碼器會(huì)對(duì)傳輸塊進(jìn)行抗干擾編碼，從而提高通信系統(tǒng)的可靠性。（3）為了保證在接收端可以獲得信道編碼所帶來(lái)的增益，所以對(duì)PDSCH下行發(fā)射信道進(jìn)行了加擾處理，使得相鄰小區(qū)間的干擾隨機(jī)化。（4）在發(fā)射端系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采用了QPSK、16QAM和64QAM這3種調(diào)制方式。（5）為了解決系統(tǒng)發(fā)射天線數(shù)目與傳輸碼字?jǐn)?shù)目不匹配的問題，需要用到層映射與預(yù)編碼技術(shù)。首先按照一定的規(guī)則將碼字流重新映射到一個(gè)或者多個(gè)層中，產(chǎn)生新的數(shù)據(jù)流，然后將該數(shù)據(jù)流進(jìn)行預(yù)編碼，從而將傳輸數(shù)據(jù)流映射到了不同的天線端口上。（6）RE映射的功能是將各個(gè)天線端口對(duì)應(yīng)的復(fù)值符號(hào)塊映射到資源粒子上。

2.2 PDSCH的接收鏈路設(shè)計(jì)

在基站側(cè)發(fā)送的數(shù)據(jù)信息被接收之后，需要經(jīng)過(guò)一系列的處理流程，接收鏈路結(jié)構(gòu)如圖3所示。

下行接收鏈路主要由快速傅里葉變換、解析RE資源映射（取出參考信號(hào)與數(shù)據(jù)信息）、信道均衡（降低碼間干擾的影響）、解層映射、解調(diào)制、解擾（解擾器）、信道解碼（譯碼器）和CRC校驗(yàn)等模塊組成。

2.3 性能分析

鑒于電信運(yùn)營(yíng)商會(huì)將其LTE網(wǎng)絡(luò)以及演進(jìn)系統(tǒng)遷移至5G網(wǎng)絡(luò)，低于6GHz頻段的可用物理資源非常重要[5]。在本文中選取的載頻為2.0GHz，具體參數(shù)配置如表1所示。

在加性高斯白噪聲模型下，得到了下行鏈路的誤碼率性能仿真結(jié)果。在仿真結(jié)果中對(duì)比了QPSK、16QAM和64QAM這3種調(diào)制方式下的BER，如圖4所示，通過(guò)對(duì)比可知PDSCH信道的誤碼率性能與調(diào)制方式密切相關(guān)，系統(tǒng)傳輸可靠性能在QPSK方式下較好，16QAM次之，64QAM相對(duì)較弱。

3 結(jié)語(yǔ)

在本文中基于SystemVue搭建的PDSCH的半實(shí)物半軟件的驗(yàn)證平臺(tái)，使我們直觀地理解了無(wú)線通信技術(shù)的物理層內(nèi)容。通過(guò)性能數(shù)據(jù)分析，驗(yàn)證了PDSCH仿真鏈路的正確性，以及調(diào)制方式是影響系統(tǒng)誤碼率的重要因素之一。

隨著5G技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，移動(dòng)通信的應(yīng)用場(chǎng)景不斷增多，對(duì)服務(wù)質(zhì)量的需求也不斷提高，因此技術(shù)革新之路任重而道遠(yuǎn)。

參考文獻(xiàn)

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