趙進龍

摘 要：為了滿足密集覆蓋、高移動性場景下的用戶需求，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，并對PDSCH鏈路的總體設(shè)計和功能進行了概述。本文對該信道模型下的誤碼率性能進行了仿真，評估了6GHz以下頻段的性能，同時助力5G新頻譜資源的研發(fā)與驗證。

關(guān)鍵詞：新空口 PDSCH 誤碼率 仿真 頻譜資源

中圖分類號：TN929 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）09（a）-0001-03

隨著第五代移動通信技術(shù)（5G）的蓬勃發(fā)展，5G將滿足未來人們對超高流量密度、超高移動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景，以及充分利用低頻和高頻等頻譜資源。因此無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將通過工作在該低頻段的新空口來滿足大覆蓋、高移動性場景下的用戶體驗以及對于長距離傳輸高穩(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（第三代合作伙伴計劃）協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定下，主要針對PDSCH信道進行了測量，并評估信道特性。本文基于SystemVue環(huán)境，采用PC側(cè)軟件、波形發(fā)生器、微波矢量信號源以及矢量信號分析儀結(jié)合，組成半實物的驗證平臺，對6GHz以下頻段性能進行評估。

1 PDSCH的結(jié)構(gòu)和功能

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

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

用戶使用PDSCH進行數(shù)據(jù)傳輸時，每個用戶的一個子幀可以傳輸一個或者兩個傳輸塊，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信道測量

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

2.1 PDSCH的發(fā)射鏈路設(shè)計

發(fā)送端主要進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）、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）信號等[3，4]。

PDSCH下行發(fā)射鏈路的處理流程，可以用圖2進行概括：（1）每個PDSCH傳輸塊都要進行循環(huán)冗余校驗，目的是保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。（2）數(shù)據(jù)在信道傳輸過程中易受到噪聲干擾，為了降低由于干擾帶來的差錯，信道編碼器會對傳輸塊進行抗干擾編碼，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的增益，所以對PDSCH下行發(fā)射信道進行了加擾處理，使得相鄰小區(qū)間的干擾隨機化。（4）在發(fā)射端系統(tǒng)設(shè)計中，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或者多個層中，產(chǎn)生新的數(shù)據(jù)流，然后將該數(shù)據(jù)流進行預(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天線端口對應(yīng)的復(fù)值符號塊映射到資源粒子上。

2.2 PDSCH的接收鏈路設(shè)計

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校驗等模塊組成。

2.3 性能分析

鑒于電信運營商會將其LTE網(wǎng)絡(luò)以及演進系統(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)果中對比了QPSK、16QAM和64QAM這3種調(diào)制方式下的BER，如圖4所示，通過對比可知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相對較弱。

3 結(jié)語

在本文中基于SystemVue搭建的PDSCH的半實物半軟件的驗證平臺，使我們直觀地理解了無線通信技術(shù)的物理層內(nèi)容。通過性能數(shù)據(jù)分析，驗證了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，移動通信的應(yīng)用場景不斷增多，對服務(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。

參考文獻

[1] IMT-2020（5G）推進組.5G無線技術(shù)架構(gòu)白皮書[EB/OL].（2015-0-29）.http：//www.docin.com/p-1449034454.html.

[2] 塞西亞，著.LTE/LTE-Advanced-UMTS長期演進理論與實踐[M].馬霓，夏斌，譯.北京：人民郵電出版社，2012：109-110.

[3] CYahiaoui，MBouhali，C Gontrand.Simulating the Long Term Evolution（LTE） Downlink Physical Layer[A].Computer UKsim-amss International Comference on Compater Modelling & Simulation[C].2015：531-535.

[4] 沈嘉，索世強，全海洋，等.3GPP長期演進（LTE）技術(shù)原理與系統(tǒng)設(shè)計[M].北京：人民郵電出版社，2008：67-72.

[5] 陳亮，楊奇.5G網(wǎng)絡(luò)中無線頻譜資源分配的進展分析[J].光通信研究，2016（6）：68-71.