???? 5G NR NTN 上行链路 (PUSCH) 综合仿真平台
面向非地面网络 (NTN) 的上行链路相位跟踪参考信号 (PTRS) 全功能仿真
???? 为什么选择本仿真平台？
| 行业痛点 | 本平台解决方案 |
|---|---|
| ???? 上行覆盖受限 | ✅ DFT-s-OFDM 支持：完美支持 Transform Precoding (SC-FDMA) 波形生成，降低 PAPR，提升边缘覆盖，全面对标 3GPP R16/R17 标准 |
| ????️ NTN 多普勒频移 | ✅ 高精度 PTRS 建模：精确模拟卫星通信中的相位噪声与多普勒频移补偿，支持复杂的时频密度 ($L {PTRS}, K{PTRS}$) 配置 |
| ????️ 干扰协调复杂 | ✅ 跳频 (Frequency Hopping)：支持 Intra-slot 和 Inter-slot 频率跳频仿真，可视化验证抗干扰性能 |
| ⚙️ 配置繁琐 | ✅ 交互式配置 GUI：所见即所得的参数配置界面，实时计算 Transport Block Size (TBS) 与资源开销 |
| ???? 标准晦涩难懂 | ✅ 代码即文档：模块化设计直接映射 3GPP TS 38.211 协议条款，清晰展现物理层处理流程 |
???? 核心价值
???? 学术研究价值波形对比研究: 一键切换 CP-OFDM 与 DFT-s-OFDM，直观对比两种波形在相位噪声下的性能差异。 NTN 信道建模: 结合NtnPtrsMAPPER，可深入研究卫星移动引起的大频偏对解调的影响。 MIMO 演进: 支持 Codebook-based 上行传输方案，探索多天线预编码技术。 |
???? 工程应用价值链路预算验证: 提供精确的 RE 级资源映射，辅助计算系统吞吐量与开销。 接收机算法开发: 生成的标准信号可作为 DSP/FPGA 接收机算法的黄金比对源 (Golden Reference)。 一致性测试: 参数覆盖全，支持所有 SCS (15-960kHz) 和 CP 类型，满足不同频段测试需求。 |
⚡ 技术亮点
???? 5G NR 上行物理层技术栈
┌────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ │ PUSCH 上行链路处理架构 │ ├────────────────────────────────────────────────────────────────────────┤ │ │ │ [传输块 TB] ──► [LDPC 编码] ──► [调制 QAM] ──► [层映射] │ │ │ │ │ ┌──────────────── Configurable Block ─────────────▼───────────────┐ │ │ │ │ │ │ │ [DMRS 生成] [PTRS 生成] [Transform Precoding] │ │ │ │ (Type 1/2) (L=1/2/4) (DFT 扩展, 可选) │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ └───────┼────────────────┼───────────────────────▼────────────────┘ │ │ │ │ │ │ │ ▼ ▼ ▼ │ │ [资源网格映射 RE Mapping] ◄─── [频率跳频 Frequency Hopping] │ │ │ │ │ ▼ │ │ [OFDM 调制] ──► [相位噪声模拟] ──► [上行波形输出] │ │ │ │ 核心能力: │ │ Low PAPR (低峰均比) | Phase Tracking (相位跟踪) │ │ MIMO Precoding (预编码) | Flexible Numerology (灵活参数集) │ └────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
???? 关键功能指标
| 模块 | 功能特性 | 参数范围 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 波形技术 | DFT-s-OFDM | Transform Precoding On/Off | 增强上行覆盖的关键技术 |
| 参考信号 | PTRS 密度 | Time {1,2,4}, Freq {2,4} | 灵活适配不同相位噪声场景 |
| 资源调度 | 频率跳频 | Intra/Inter-Slot | 增强频率分集增益 |
| 多天线 | MIMO 层数 | 1-4 Layers | 支持上行空间复用 |
????️ 运行环境
最低要求
| 项目 | 要求 |
|---|---|
| MATLAB版本 | R2023b 或更高 (推荐 App Designer 兼容性) |
| 必需工具箱 | 零依赖 (核心算法纯 MATLAB 实现，无需 5G Toolbox) |
| 操作系统 | Windows 10/11, macOS, Linux |
| 内存 | 4 GB+ (推荐 8GB 以支持大带宽仿真) |
???? 项目结构
Tx PTRS/ ├── ???? src/ # ???? 核心源代码 │ ├── NtnPtrsGUI.m # ???? 交互式配置主程序 │ ├── NtnPtrsConfig.m # ⚙️ 配置管理与校验 (3GPP 规则) │ ├── NtnPtrsGenerator.m # ⚡ 参考信号生成引擎 │ ├── NtnPtrsMapper.m # ????️ 资源网格映射 (含跳频逻辑) │ └── NtnOfdmModulator.m # ???? OFDM 波形调制器 │ ├── ???? DL PTRS/ # ???? 下行链路子项目 (独立) │ └── ... (见独立文档) │ ├── ???? tests/ # ???? 自动化测试套件 │ └── ... │ └── ???? docs/ # ???? 文档中心 └── 算法文档.md # 详细数学原理说明
???? 典型应用演示
1. 启动交互式仿真 GUI
>> cd 'src' >> app = NtnPtrsGUI(); % 启动主程序
体验: 调整 "Transform Precoding" 开关，观察时域波形包络的显著变化 (高 PAPR vs 低 PAPR)，理解 DFT-s-OFDM 对功放效率的意义。
2. 脚本化批量仿真
cfg = NtnPtrsConfig(); cfg.SubcarrierSpacing = 30; cfg.TransformPrecoding = true; % 开启 DFT-s-OFDM [sym, ind] = NtnPtrsGenerator.generate(cfg);
???? 获取与支持
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