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5G NR PRACH 波形の生成

この例では、5G Toolbox™ を使用して 5G NR PRACH 波形発生器を実装します。この例では、TS 38.211 [ 1 ] の定義に従って、5G New Radio (NR) の物理ランダム アクセス チャネル (PRACH) 波形のパラメーター化と生成を行う方法を示します。この例では、単一キャリア内で 1 つの PRACH 構成をパラメーター化して生成する方法について示し、リソース グリッド内における PRACH プリアンブルの位置を表示します。サブフレーム単位で波形の長さを定義したり、生成された波形内のアクティブな PRACH プリアンブルのパターンを設定したりすることができます。

波形とキャリアの構成

キャリアを 1 つ構成し、生成された波形の長さを 1 ms サブフレーム単位で設定します。DisplayGrids フィールドを 1 に設定し、生成されたリソース グリッドを可視化します。

構造体 waveconfig を使用し、PRACH の波形生成に必要な構成パラメーターを格納します。構造体 waveconfig は次のフィールドを含みます。

  • NumSubframes:生成された波形に含まれる 1 ms サブフレームの数。

  • DisplayGrids:この例では、1 に設定するとリソース グリッドが表示されます。

  • Windowing:OFDM シンボルのウィンドウ処理とオーバーラップ処理を適用する時間領域サンプルの数。詳細については、nrPRACHOFDMModulateを参照してください。

  • Carriers:nrCarrierConfigで説明されている、キャリア固有の構成オブジェクト。

  • PRACH:PRACH 構成のセクションで詳しく説明されている、PRACH に関連する構成が格納された構造体。

waveconfig = [];
waveconfig.NumSubframes = 10; % Number of 1 ms subframes in generated waveform
waveconfig.DisplayGrids = 1;  % Display the resource grid
waveconfig.Windowing = [];    % Use the default windowing

% Define a carrier configuration object
carrier = nrCarrierConfig;
carrier.SubcarrierSpacing = 15;
carrier.NSizeGrid = 52;

% Store the carrier into the waveconfig structure
waveconfig.Carriers = carrier;

PRACH 構成

PRACH の numerology がキャリアと異なる場合があることを考慮し、PRACH のパラメーターを設定します。この例では、サブキャリア間隔が 15 kHz である PRACH ショート プリアンブル形式 B2 に対応する PRACH 構成を設定します。

追加の PRACH パラメーターを設定することもできます。詳細については、nrPRACHConfigを参照してください。

PRACH 構成および関連するパラメーターを格納するため、フィールド PRACH を構造体 waveconfig に追加します。フィールド PRACH は、次のフィールドを含む構造体です。

  • Config:PRACH 構成オブジェクト

  • AllocatedPreambles:送信用に割り当てられた PRACH プリアンブルのインデックス (0 ベース)。このフィールドはアクティブな PRACH プリアンブルのみを対象とします。アクティブな PRACH プリアンブルをすべて波形に含めるには、この値を 'all' に設定します。

  • Power:dB 単位の PRACH パワー スケーリング。このパラメーターは、TS 38.211 の Section 6.3.3.2 の $\beta_{PRACH}$ (dB) を表します。

% PRACH configuration
prach = nrPRACHConfig;
prach.FrequencyRange = 'FR1';   % Frequency range ('FR1', 'FR2')
prach.DuplexMode = 'FDD';       % Duplex mode ('FDD', 'TDD', 'SUL')
prach.ConfigurationIndex = 145; % Configuration index (0...255)
prach.SubcarrierSpacing = 15;   % Subcarrier spacing (1.25, 5, 15, 30, 60, 120)
prach.FrequencyIndex = 0;       % Index of the PRACH transmission occasions in frequency domain (0...7)
prach.TimeIndex = 2;            % Index of the PRACH transmission occasions in time domain (0...6)
prach.ActivePRACHSlot = 0;      % Active PRACH slot number within a subframe or a 60 kHz slot (0, 1)

% Store the PRACH configuration and additional parameters in the
% waveconfig structure
waveconfig.PRACH.Config = prach;
waveconfig.PRACH.AllocatedPreambles = 'all'; % Index of the allocated PRACH preambles
waveconfig.PRACH.Power = 0;                  % PRACH power scaling in dB

波形生成

構造体 waveconfig に格納されたパラメーターを使用し、PRACH 複素ベースバンド波形を生成します。

[waveform,gridset,winfo] = hNRPRACHWaveformGenerator(waveconfig);

waveconfig.DisplayGrids1 に設定した場合、波形発生器は PRACH の numerology で PRACH リソース グリッドもプロットします。リソース グリッドに含まれる OFDM シンボルの数に関する詳細については、「5G NR PRACH 構成」を参照してください。

波形発生器関数は、時間領域の波形と 2 つの構造体 gridset および winfo を返します。

構造体 winfo は次のフィールドを含みます。

  • NPRACHSlot:割り当てられた各 PRACH プリアンブルの PRACH スロット数

  • PRACHSymbols:割り当てられた各 PRACH スロットに対応する PRACH シンボル

  • PRACHSymbolsInfo:PRACH シンボルに関連付けられた追加情報

  • PRACHIndices:割り当てられた各 PRACH スロットに対応する PRACH インデックス

  • PRACHIndicesInfo:PRACH インデックスに関連付けられた追加情報

構造体 gridset は次のフィールドを含みます。

  • ResourceGrid:このキャリアに対応するリソース グリッド

  • Info:PRACH OFDM 変調に対応する情報が格納された構造体。PRACH が FR2 用に構成されている場合、または現在の構成の PRACH スロットが複数のサブフレームにまたがる場合、OFDM に関連する一部の情報が PRACH スロットごとに異なる場合があります。この場合、この情報構造体は波形に含まれる PRACH スロットの数と同じ長さの配列になります。

if ~isempty(gridset.Info)
    disp('Information associated with PRACH OFDM modulation for the first PRACH slot:')
    disp(gridset.Info(1))
end
Information associated with PRACH OFDM modulation for the first PRACH slot:
                   Nfft: 1024
             SampleRate: 15360000
    CyclicPrefixLengths: [188 0 0 0 188 0 0 0 180 0 0 0 0 0]
           GuardLengths: [0 0 0 108 0 0 0 108 0 0 0 108 0 144]
          SymbolLengths: [1212 1024 1024 1132 1212 1024 ... ] (1x14 double)
           OffsetLength: 0
              Windowing: 72

まとめとその他の調査

この例では、単一キャリアの単一の PRACH 構成の時間領域波形を生成する方法を示します。生成された波形の長さをサブフレームの数で設定できます。また、生成された波形内の PRACH プリアンブルのパターンを設定することもできます。この例では、PRACH で使用する OFDM 関連の情報も示します。

複数の PRACH 構成を含む波形を同じキャリア内に生成するには、いくつかの PRACH 構成についてこの例を実行し、生成された波形をひとつにまとめます。

PRACH 構成および PRACH リソース グリッドの詳細については、5G NR PRACH 構成を参照してください。

参考文献

  1. 3GPP TS 38.211. "NR; Physical channels and modulation." 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network.

参考

関数

オブジェクト

関連するトピック