Accelerating the pace of engineering and science

LTE System Toolbox

主要特性

  • 符合标准的 LTE 和 LTE-Advanced 模型(第 8 版、第 9 版、第 10 版和第 11 版)
  • 链路级传输和接收处理函数,支持 1 到 10 的下行传输模式和参考设计,包括协同多点 (CoMP)
  • LTE、LTE-A 的测试模型 (E-TM) 和参考测量信道 (RMC) 以及 UMTS 波形生成
  • 一致性和 BER 测试的交互式工具
  • 使用无线电设备和仪器传输和接收波形以进行无线测试
  • 从捕获的信号进行系统和控制参数恢复,包括小区标识、MIB 和 SIB1
  • 信道估计、同步、MIMO 接收机函数和传播信道模型

设计验证

LTE System Toolbox 通过提供黄金参考实现加速了 LTE 设计的测试过程。该系统工具箱具有一整套的发射机、接收机和信道模型组件,提供验证每个发射机和接收机组件所需的测试矢量和指标。该套组件包括:

  • 信道编码以及采样率匹配、加扰和调制
  • MIMO 操作,包括层映射和预编码
  • 资源单元映射以及 OFDM 和 SC-FDM 信号生成
  • 帧同步、频率偏移和频率校正
  • 下行和上行信道估计以及理想信道估计
  • 均衡算法,包括迫零和 MMSE 
  • 解调、解扰和信道解码
  • 混合自动重传请求 (HARQ)

该系统工具箱提供全面的时频资源网格规范。网格代表每条天线上的 OFDM 传输开始之前 LTE 标准组织数据和多路传输各种信道和信号所使用的框架。通过利用生成和填充各种网格单元的功能,您可以验证设计的正确性,捕捉您的实现中的放置和映射错误。

Downlink physical signals, their associated functions, and their locations on the resource grid.
下行物理信号、它们关联的函数及其在资源网格上的位置。LTE System Toolbox 使您可以在网格中放置数据以正确实现 LTE 收发器。

端到端仿真

LTE System Toolbox 支持对 LTE 标准的物理层进行建模和仿真。借助链路级仿真,您可以获得预期的性能度量(包括吞吐量和误块率),并根据仿真度量评估真实的实现情况。此外,该系统工具箱还利用链路级仿真实现更好的系统规划,链路级仿真可提供设计给定几何形状和传播特征的蜂窝基站所需的一些参数。

发射机、接收机和信道建模操作的一组支持的函数包括:

  • 频分双工 (FDD) 和时分双工 (TDD) 帧结构和载波频率
  • 所有传输带宽,包括 1.4 到 20 MHz 的 LTE 和载波聚合最高为 100 MHz 的 LTE-A
  • LTE 物理信号,包括下行和上行参考信号以及同步信号
  • LTE 物理信道,包括控制信道和共享信道
  • 完整的下行处理链,包括下行共享和控制信道处理、所有 MIMO 多天线方案以及 OFDM 信号生成
  • 完整的上行处理链,包括上行共享和控制信道处理、上行 SU-MIMO 和 MU-MIMO 多天线方案以及 SC-FDMA 信号生成
  • 链路适配功能,包括支持自适应调制和编码方案 (MCS) 选择以及估算信道质量指示 (CQI)、秩指示 (RI) 和预编码矩阵指示 (PMI) 信息
  • LTE-Advanced 功能和示例,包括协同多点 (CoMP) 传输以及接收和载波聚合
  • LTE 定义的传播信道模型,包括扩展步行者 A 信道模型 (EPA)、扩展车辆 A 信道模型 (EVA)、扩展典型城市信道模型 (ETU)、移动传播信道模型以及高速铁路 MIMO 信道模型

LTE System Toolbox 允许您设置测试,依据 LTE 标准文件 TS 36.101 中指定一致性测试条件测量物理下行共享信道 (PDSCH) 的吞吐性能。使用该系统工具箱的数据结构可以简明地表示所有系统参数。使用该系统工具箱函数,您可以表示发射机、信道模型和接收操作的所有组合。通过使用这些工具进行一致性和误块率 (BLER) 测试,您可以获得链路级性能度量并验证是否符合标准规格。

Conformance test results: throughput as a function of SNR as part of downlink TS 36.101 conformance testing.
一致性测试结果:吞吐量作为 SNR 的一个函数,属于下行 TS 36.101 一致性测试的一部分。该系统工具箱包含性能度量和指标,可用于验证是否符合标准规格。

信号生成和分析

LTE System Toolbox 提供各种时域信号或波形,可用于测试、测量和验证各种实现。您可以为所有 LTE 发射机和参数组合生成单独的波形。生成的波形可以使用 MATLAB® 进行自定义,比基于硬件的信号发生器提供的参考测量信道 (RMC) 生成具有更大的灵活性。之后可以使用每个生成的波形来测试和验证接收机软件或硬件实现的准确性和性能。

该系统工具箱生成的波形具有以下特性:

  • 物理信道,包括物理广播信道 (PBCH)、物理控制格式指示信道 (PCFICH)、物理下行控制信道 (PDCCH)、物理下行共享信道 (PDSCH)、物理混合指示信道 (PHICH)、物理随机接入信道 (PRACH)、物理上行共享信道 (PUSCH) 和物理上行控制信道 (PUCCH)
  • 物理信号,包括主同步信号 (PSS)、辅同步信号 (SSS)、小区特定参考信号 (RS)、解调参考信号 (DMRS)、信道状态信息参考信号 (CSI-RS) 和探测参考信号 (SRS)
  • 增强物理下行控制信道 (EPDCCH) 及其调制参考信号 (DM-RS) 生成功能在 3GPP Release 11 版本中受支持。
  • 信号质量测量,包括 EVM、ACLR 和带内发射
  • 下行参考测量信道 (RMC)
  • 下行 E-UTRA 测试模型 (E-TM)
  • 上行参考测量信道 (FRC/RMC)

您可以按照 LTE 标准文件 TS 36.141 中所述规范生成下行测试模型波形。该系统工具箱提供生成这些波形的灵活性,包括用于编程的函数,以及带有用户界面用于交互的波形生成工具。

LTE Test Model Generator for generating waveforms as specified in TS 36.141.
用于根据 TS 36.141 中的规范生成波形的 LTE 测试模型生成器。可以使用 LTE System Toolbox 提供的工具自定义波形内容。

除了提供用于生成 LTE 波形的工具之外,LTE System Toolbox 还可以生成 3GPP 通用移动通信系统 (UMTS) 下行和上行波形以及参考信道,以对符合标准的 W-CDMA、HDSPA、HSUPA 和 HSPA+ 信号进行建模。

该系统工具箱生成的波形可使用射频信号发生器或支持的软件定义无线电 (SDR) 设备通过无线方式传输。使用射频信号分析仪或 SDR 设备捕获的信号可以在 MATLAB 中使用 LTE System Toolbox 功能进行分析和解码。此硬件连接功能使您可以通过用实际无线电信号替换您的端到端模型中的仿真信道和损伤来验证设计。

使用 Instrument Control Toolbox 可配置射频测试和测量仪器并与其通信,使用

LTE System Toolbox process for waveform generation through waveform analysis.
您可以生成基带 LTE 波形,向射频仪器和支持的 SDR 设备传输和从其接收实时无线电信号,以及用实时 LTE 信号验证 LTE 系统设计。

信号信息恢复

LTE System Toolbox 提供信号信息恢复功能,包括身份识别和源定位。这些测量功能对于获取解码信号所需的信息或确定移动设备的位置和身份十分有用。例如,在紧急情况下,第一响应人可以使用这些测量功能快速找到陷入危险的移动设备。

该系统工具箱中的信号信息恢复测量功能包括:

  • 信号恢复程序
  • 小区身份搜索
  • 主信息块 (MIB) 解码
  • 系统信息块类型 1 (SIB1) 恢复
  • 到达时间差 (TDOA) 定位

该系统工具箱提供全套用于对移动设备 (UE) 如何与网络通信进行建模的接收机函数。这些函数可以执行 UE 小区搜索程序,获取小区身份以及提取主信息块 (MIB) 和系统信息块 (SIB) 等系统信息。该流程涉及获取时隙和帧同步、解调以及大多数下行信道的解码。

通过解调和解码 MIB 信息,您可以获取系统带宽等重要参数。之后可以提取其他系统参数,如包含公用陆地移动通信网 (PLMN) 身份的 SIB1,以及除了 SIB1 之外的 SIB 的其他调度信息。获取这些参数对于切换、移动设备定位以及其他系统接入和注册程序至关重要。

Radio network temporary identity (RNTI) search and recovery of system information block (SIB).
无线电网络临时身份 (RNTI) 搜索和系统信息块 (SIB) 恢复。LTE System Toolbox 提供支持您执行 UE 小区搜索程序、获取小区身份以及提取系统信息的函数。

一致性测试

LTE System Toolbox 功能准确、全面,且符合 LTE 标准规范。该系统工具箱的数据结构和功能符合 3GPP LTE 标准第 8 版、第 9 版、第 10 版和第 11 版。该系统工具箱提供一整套用于下行(基站到移动设备)和上行(移动设备到基站)传输的发射机、信道模型和接收机操作。

自 2009 年以来,LTE System Toolbox 一直为业界采用。该系统工具箱物理层模型的准确性已通过使用商业信号发生器和分析仪仪器成功交换数字基带信号进行了验证。