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TEST·2026-10

PDRCH · 物理层仿真

3GPP Rel-19 Ambient IoT 读写器信道的链路级实现

PDRCH(Physical Device-to-Reader Channel)是 3GPP 在 Rel-19 为 Ambient IoT——一类无电池、靠环境供能的极低功耗终端——定义的器件到读写器物理信道。这个项目用 Python 从零实现了它的完整链路级仿真器:从比特到波形再到比特,全部跑在 NumPy 上,用来评估这类"零功耗"设备在真实信道条件下的接收灵敏度。

发送链覆盖 CRC-6/16 校验、Tail-biting TBCC 卷积编译码(循环 Viterbi Method A)、Manchester 编解码、SFS 扩频、M 序列前导/中间码与帧组装;信道建模包含 TR 38.901 InH-Office 路损、平坦衰落、采样频偏(SFO)、CW 载波泄漏的双程链路预算与两步对消、AWGN;接收链则完成帧起始检测、两级 SFO 搜索估计补偿、多前导联合 LS 信道估计与 chip 解调,并支持 FDMA 多用户子载波分配与用户间干扰分析。

验证方式有两层:蒙特卡洛仿真产出 BLER-vs-SNR 灵敏度曲线、CW 对消频谱、FDMA 多用户结果等成品图(见下节);同时配套一个 Flask webapp 把 12 宫格全链路波形可视化,方便逐级对照检查。正确性由 45 个单元测试兜底——覆盖 CRC、TBCC、Manchester、SFS、前导、信道、定时同步、FDMA 与端到端,全部通过。

仿真结果

蒙特卡洛扫描输出的成品图:灵敏度、对消增益与多用户干扰。

BLER-vs-SNR 灵敏度曲线
蒙特卡洛仿真输出:BLER-vs-SNR 灵敏度曲线(results 成品图)。
CW 载波泄漏对消前后频谱对比
CW 对消前后频谱对比成品图(对消增益可见)。
FDMA 多用户仿真结果
FDMA 多用户仿真结果成品图。

可视化工具

Flask webapp 四个页面:链路波形、BLER 曲线、CW 对消与 FDMA 多用户。

Web 可视化工具链路页
Web 可视化工具链路页:单次仿真全链路 12 宫格波形(TX 波形/空口信号/CW 对消/SFO 补偿/收发频谱/帧结构/chip 软值/软值对比/比特对比),CRC 通过。
Web 工具 BLER 曲线页
Web 工具 BLER 曲线页:不同配置下块误码率-信噪比灵敏度仿真结果。
Web 工具 CW 对消页
Web 工具 CW 对消页:载波泄漏两步对消前后频谱对比。
Web 工具 FDMA 页
Web 工具 FDMA 页:多用户子载波分配与用户间干扰演示。