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【MATLAB源码】5G:PTRS下行链路综合仿真平台

【MATLAB源码】5G:PTRS下行链路综合仿真平台

📡 5G NR 下行链路 (PDSCH) 相位跟踪参考信号综合仿真平台

面向 6G 演进的高精度下行链路 PT-RS 建模与可视化系统


📌 为什么选择本仿真平台?

行业痛点
本平台解决方案
📉 高频相位噪声
✅ 精准 PT-RS 建模:针对 FR2 (mmWave) 频段严重的相位噪声问题,提供高精度的相位跟踪参考信号生成方案,支持 120kHz/240kHz SCS
🧱 多层映射复杂
✅ 多端口 MIMO 支持:完美复现 3GPP PDSCH 多层传输,支持不同 DMRS 端口关联与 PT-RS 端口映射
🛡️ 资源碰撞
✅ Reserved PRB/RE 打孔:支持灵活的资源打孔配置 (Rate Matching),模拟与 SSB/CORESET 共存场景
🔍 可视化困难
✅ 全景交互式 GUI:提供资源网格 (Grid)、时域波形 (Wave)、功率谱 (PSD) 及星座图 (Constellation) 的四维联动分析
🎓 工具箱依赖
✅ 轻量级零依赖:核心算法完全自研,无需购买昂贵的 MATLAB 5G Toolbox 即可运行完整标准流程

🎯 核心价值

🔬 学术研究价值

  • 相位噪声分析: 内置实时相位噪声注入与 SNR 控制,直观演示 PT-RS 在 CPE (Common Phase Error) 估计中的作用。
  • MIMO 预编码研究: 提供多层资源网格数据,支持后续开发复杂的 MIMO 信道估计与均衡算法。
  • 标准对标: 算法文档详尽,代码实现完全对应 38.211 协议公式,适合作为学习 5G 物理层的教科书。

💼 工程应用价值

  • 链路级验证: 生成的标准波形可用于测试 UE 终端芯片的解调与同步性能。
  • 参数集规划: 快速评估不同 Time/Freq Density 配置下的资源开销 (Overhead),辅助网络规划。
  • 干扰分析: 通过 Reserved RE 模拟干扰源,验证接收机抗干扰算法的鲁棒性。

⚡ 技术亮点

🌊 5G NR 下行物理层技术栈

┌────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐│                        PDSCH 下行链路处理架构                           │├────────────────────────────────────────────────────────────────────────┤│                                                                        ││  [基站 gNB] ──► [资源调度器] ──► [DMRS 生成] ──► [PT-RS 生成]          ││                    │               │                │                  ││                    ▼               ▼                ▼                  ││              [资源网格映射 (Resource Grid Mapping)]                    ││              (Data + DMRS + PTRS + Reserved Holes)                     ││                    │                                                   ││                    ▼                                                   ││            [OFDM 调制 (CP-OFDM)] ──► [MIMO 预编码]                     ││                    │                                                   ││                    ▼                                                   ││            [下行波形发射 Tx] ──► [相位噪声/AWGN] ──► [接收机 Rx]       ││                                                                        ││  核心能力:                                                             ││    Multi-Layer MIMO (多层)  | Resource Puncturing (打孔)               ││    Flexible Numerology      | Port-to-Layer Mapping (端口映射)         │└────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘

📊 实测性能指标

模块
功能特性
参数支持
优势
参考信号
PT-RS 生成
L={1,2,4}, K={2,4}
覆盖全标准配置组合
MIMO
多层映射
1-4 Layers
支持 DMRS 端口组正交设计
资源管理
资源打孔
Reserved PRB/RE
灵活避让关键信令
参考点
序列对齐
CRB0 / PRB0
支持 CORESET 0 不同配置

🖥️ 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)
操作系统
Windows 10/11, macOS, Linux

📁 项目结构

DL PTRS/├── 📂 src/                           # 🚀 核心源代码│   ├── DlPtrsGUI.m                 #   💻 交互式配置主程序 (v2.0 Tab版)│   ├── DlPtrsConfig.m              #   ⚙️ 配置管理与校验│   ├── DlPtrsGenerator.m           #   ⚡ 参考信号生成引擎│   ├── DlPtrsMapper.m              #   🗺️ 资源网格映射 (含打孔逻辑)│   └── DlPtrsVisualizer.m          #   📊 高级可视化引擎├── 📂 tests/                         # 🧪 自动化测试套件│   ├── test_dlptrs_gui_automation.m #   自动化 GUI 验收脚本│   └── test_step*.m                 #   分步单元测试└── 📂 docs/                          # 📚 文档中心    └── 算法文档.md                  #   详细数学原理与实现细节

🎬 典型应用演示

1. 深度交互式与可视化 (GUI 2.0)

>> cd 'src'>> app = DlPtrsGUI(); % 启动 GUI

体验:

  1. 多维度分析: 在右侧 Tab 切换 “Grid” (查看资源分布) 和 “Constellation” (查看调制质量)。
  2. 实时噪声注入: 拖动 “Phase Noise” 滑块,观察星座点发生旋转扩散 (CPE 效应)。
  3. 多层透视: 设置 Layers=2,观察 Grid 图中的不同颜色层。

2. 代码级集成

cfg = DlPtrsConfig();cfg.NumLayers = 2;cfg.PTRSPortSet = [02]; % 启用双端口 PT-RS[sym, ind] = DlPtrsGenerator.generate(cfg);grid = DlPtrsMapper.mapFullGrid(sym, ind, cfg);

🛒 获取

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