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LTE System Toolbox

主な機能

  • LTE および LTE-Advanced 向けの規格に準拠したモデル (Releases 8、9、10 および 11)
  • 多地点協調 (CoMP) を含むリンクレベルの送信および受信処理機能、ダウンリンク トランスミッション モード 1 ~ 10 およびリファレンス設計
  • LTE、LTE-A および UMTS の波形生成のテスト モデル (E-TM) および基準測定チャネル (RMC)
  • 準拠の確認と BER テストのための対話型のツール
  • 無線通信によるテストのための無線デバイスや機器を使用した波形の送受信
  • パラメーターセル ID、MIB および SIB1 を含む、キャプチャした信号からのシステムおよびコントロール パラメーターの回復
  • チャネル推定、同期、MIMO 受信機能、伝播チャネル モデル

設計検証

LTE System Toolbox は、ゴールデン リファレンス実装を提供して、LTE 設計のテスト プロセスを容易にします。包括的な送信機、受信機およびチャネル モデル コンポーネント一式を使用して、システム ツールボックスは、送信機および受信機の個々のコンポーネントを検証するために必要なテスト ベクトルおよびメトリクスを提供します。コンポーネントには、次のものがあります。

  • レートマッチング、スクランブリングおよび変調を使用したチャネル符号化
  • レイヤー マッピングおよびプレコーディングを含む MIMO 操作
  • リソースエレメントマッピングと OFDM および SC-FDM 信号生成
  • フレーム同期、周波数オフセットおよび周波数の補正
  • ダウンリンクおよびアップリンク チャネル推定およびパーフェクト チャネル推定
  • ゼロフォーシング(ZF)および MMSE を含む等化アルゴリズム 
  • 復調、スクランブリング解除およびチャネル復号化
  • ハイブリッド自動再送要求 (HARQ)

システム ツールボックスは、時間-周波数リソース グリッドの包括的な仕様を提供します。グリッドは、各アンテナでの OFDM 送信の前に、LTE 規格がデータを編成して、さまざまなチャネルおよび信号を多重化するために使用するフレームワークを表します。さまざまなグリッドの要素を生成して事前設定する機能を使用することで、設計の正確さを確認して、実装の配置とマッピングの誤りを見つけることができます。

Downlink physical signals, their associated functions, and their locations on the resource grid.
ダウンリンク物理信号、関連機能およびリソース グリッド内の場所。LTE System Toolbox により、LTE トランシーバーを正しく実装するためにデータをグリッド内に配置できます。

エンドツーエンドのシミュレーション

LTE System Toolbox により、LTE 規格の物理層のモデル化とシミュレーションを行うことができます。リンクレベルのシミュレーションにより、スループットおよびブロックエラー レートを含む期待されるパフォーマンス測定値を取得して、実際の実装を測定のシミュレーションに基づいて評価できます。またシステム ツールボックスによって、指定のジオメトリおよび伝播プロファイルのセル タワーの設計に必要ないくつかのパラメーターを提供するリンクレベルのシミュレーションが容易になり、優れたシステム計画が可能になります。

送信機、受信機およびチャネルのモデリングの操作のためにサポートされる一連の機能は、次のとおりです。

  • 周波数分割デュプレックス (FDD) および時分割デュプレックス (TDD) フレーム構造体およびキャリア周波数
  • すべてのトランスミッション帯域幅 (キャリアアグリゲーションによる 1.4 ~ 20 MHz の LTE および 最大 100 MHz の LTE-A を含む)
  • LTE 物理信号 (ダウンリンクおよびアップリンクの基準信号および同期信号を含む)
  • LTE 物理チャネル (コントロール チャネルおよび共有チャネルを含む)
  • フル ダウンリンク処理チェーン(ダウンリンク共有およびコントロール チャネル処理、すべての MIMO マルチアンテナ設定および OFDM 信号生成を含む)
  • フル アップリンク処理チェーン (アップリンク共有およびコントロール チャネル処理、アップリンク SU-MIMO および MU-MIMO マルチアンテナ設定および SC-FDMA 信号生成を含む)
  • リンク適用機能 (適応変調およびコーディング方式 (MCS) の選択のサポートと、チャネル品質インジケーター (CQI)、ランク インジケーター (RI) およびプレコーダー マトリックス インジケーター (PMI) 情報の推定を含む)
  • LTE-Advanced 機能および例 (多地点協調 (CoMP) 送信および受信とキャリア集約を含む)
  • LTE 定義済み伝播チャネル モデル (拡張歩行者 A モデル (EPA)、拡張車両 A モデル (EVA)、拡張標準都市モデル (ETU)、移動伝播チャネル モデルおよび高速列車 MIMO チャネル モデルを含む)

LTE System Toolbox により、物理ダウンリンク共有チャネル (PDSCH) のスループット パフォーマンスを測定するテストを LTE 規格文書 TS 36.101 で指定されたコンフォーマンステスト条件に従ってセットアップできます。システムツールボックスのデータ構造を使用すると、すべてのシステム パラメーターを簡潔に表現できます。システム ツールボックスの機能により、送信機、チャネル モデルおよび受信機の操作のすべての組み合わせを表現できます。準拠およびブロック誤り率 (BLER) テストのためにこれらのツールを使用することで、リンクレベルの性能測定を取得して、標準仕様に対する準拠性を検証できます。

Conformance test results: throughput as a function of SNR as part of downlink TS 36.101 conformance testing.
準拠性テスト結果: ダウンリンク TS 36.101 準拠性テストの一環として、SNR の機能としてのスループット。システム ツールボックスは、規格の仕様に対する準拠性を検証できるようにするための性能測定機能および指標を備えています。

信号生成および解析

LTE System Toolbox には、テスト、測定およびさまざまな実装の検証に使用できる各種の時間領域信号または波形が提供されています。LTE 送信機パラメーターのすべての組み合わせについて個別の波形を生成できます。生成された波形は、MATLAB® を使用してカスタマイズでき、ハードウェアベースのシグナル ジェネレーターによって提供される基準測定チャネル (RMC) 生成より優れた柔軟性が備わっています。それぞれの生成された波形を使用して、ソフトウェアの精度およびパフォーマンスまたは受信機のハードウェア実装のテストおよび検証できます。

システム ツールボックスによって生成される波形には、次のような特徴があります。

  • 物理ブロードキャスト チャネル (PBCH)、物理コントロールフォーマットインジケーター チャネル (PCFICH)、物理ダウンリンク コントロール チャネル (PDCCH)、物理ダウンリンク共有チャネル (PDSCH)、物理ハイブリッド インジケーター チャネル (PHICH)、物理ランダム アクセス チャネル (PRACH)、物理アップリンク共有チャネル (PUSCH) および物理アップリンク コントロール チャネル (PUCCH) を含む物理チャネル
  • プライマリ同期信号(PSS)、セカンダリ同期信号 (SSS)、セル固有基準信号 (RS)、復調基準信号 (DMRS)、チャネル状態情報基準信号 (CSI-RS) およびサウンディング基準信号(SRS) を含む物理量信号
  • 3GPP Release 11 をサポートするための拡張物理ダウンリンク コントロール チャネル (EPDCCH) およびその復調基準信号 (DM-RS) 生成機能
  • EVM、ACLR および帯域内エミッションを含む信号品質測定
  • ダウンリンク基準測定チャネル (RMC)
  • ダウンリンク E-UTRA テスト モデル (E-TM)
  • アップリンク基準測定チャネル (FRC/RMC)

ダウンリンク テスト モデル波形を LTE 規格文書 TS 36.141 で指定されているように生成できます。システム ツールボックスは、これらの波形を生成する柔軟性を備えていて、プログラム的に使用する機能および対話形式で使用するためのユーザー インターフェイスを備えた波形生成ツールがあります。

LTE Test Model Generator for generating waveforms as specified in TS 36.141.
TS 36.141 での指定に従って波形を生成する LTE Test Model Generator。LTE System Toolbox が提供するツールを使用して波形の内容をカスタマイズできます。

LTE 波形の生成向けツールを提供するだけでなく、LTE System Toolbox を使用すると 3GPP Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) ダウンリンクおよびアップリンク波形と、規格に準拠した W-CDMA、HDSPA、HSUPA および HSPA+ 信号をモデル化する参照チャネルを生成できます。

システム ツールボックスによって生成された波形は、RF シグナル ジェネレーターまたはサポートされている SDR (ソフトウェア無線) 機器を使用して無線で送信できます。RF シグナル アナライザーまたは SDR 機器を使用して取得された信号は、MATLAB で LTE System Toolbox の機能を使用して解析および復号化できます。このハードウェアの接続機能を使用すると、エンドツーエンドのモデルのシミュレーション済みチャネルおよび妨害を実際の無線信号に置き換えて、設計を検証することができます。

Instrument Control Toolbox を使用して RF 実験計測機器との通信を設定します。そして、Communications System Toolbox のハードウェア サポート パッケージを使用してサポートされている SDR 機器に接続します。

LTE System Toolbox process for waveform generation through waveform analysis.
ベースバンド LTE 波形を生成し、RF 機器やサポートされる SDR デバイスとの間で生の無線信号を送受信して、実際の LTE 信号で LTE システムの設計を検証することができます。

信号情報のリカバ

LTE System Toolbox には、識別およびソースのローカライズを含む信号情報のリカバのための機能が備わっています。これらの測定機能は、信号の復号化に必要な情報の取得またはモバイル ユニットの場所およびユーザー情報の確定に便利です。たとえば、緊急時には最初のレスポンダーがこれらの測定機能を使用して問題のあるモバイル ユニットの場所を迅速に特定できます。

システム ツールボックスには、次の信号情報リカバ測定機能があります。

  • 信号リカバの手順
  • セル ID 検索
  • MIB (マスター情報ブロック) 復号化
  • システム情報ブロック タイプ 1 (SIB1) リカバ
  • 到達時間差 (TDOA) 配置

システム ツールボックスには、モバイル ユニット (UE) がネットワークと通信する方法をモデル化するための包括的な受信機機能一式が備わっています。これらの機能により、UE セル検索手順の実行、セル ID の取得およびマスター情報ブロック (MIB) やシステム情報ブロック (SIB) などのシステム情報の抽出が可能になります。このプロセスでは、スロットの取得およびフレーム同期化、復調およびほとんどのダウンリンク チャネルの復号化も行われます。

MIB 情報の復調と復号化により、システム帯域幅などの重要なパラメーターを取得できます。パブリック ランド モバイル ネットワーク (PLMN) ID を含む SIB1 などの追加のシステム パラメーターや、SIB1 以外の SIB のその他のスケジュール情報を抽出できます。これらのパラメーターの取得はハンドオフ、モバイル ユニットのローカライズおよび他のシステム アクセスおよび登録手続きにとって重要です。

Radio network temporary identity (RNTI) search and recovery of system information block (SIB).
無線ネットワーク一時 ID (RNTI) 検索およびシステム情報ブロック (SIB) の回復。LTE System Toolbox には UE セル検索手順の実行、セル ID の取得およびシステム情報の抽出を行う機能が備わっています。

コンフォーマンステスト

LTE System Toolbox の機能は正確かつ包括的であり、LTE 規格の仕様に準拠しています。システム ツールボックスのデータ構造および関数は、3GPP LTE 規格 Releases 8、9、10 および 11 に準拠しています。システム ツールボックスには、ダウンリンク (基地局からモバイル) およびアップリンク (モバイルから基地局) 送信のための送信機、チャネル モデルよび受信機の操作の包括的な一式が備わっています。

LTE System Toolbox は、業界で 2009 年から使用されています。システム ツールボックスの物理層モデルの正確性は、デジタル ベースバンド信号が商用のシグナル ジェネレーターおよびアナライザー機器との間で正常に送受信されていることによって検証されています。

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