22 - OAI rfsimulator 射频仿真- 博一

最近有朋友问我OAI的rfsimulator怎么用，我就简单举个例子分享一下：包括如何使用rfsimulator、如何新建一个自己定义的信道。

• OAI 的rfsimulator顾名思义是用来替代真实的射频的，即当你没有USRP的时候可以在本地跑一个基站和UE来进行仿真。

用rfsimulator能做的事情：

1. 使用noS1模式，仅使用接入网进行仿真，通过gNB/eNB 和 UE的“oaitun” IP隧道，进行实时通信。也可以用写好的IQ数据文件来测试收发特定的数据，详见第二节。
2. 使用phy-test模式，在gNB/eNB和UE之间产生随机流量。
3. 自行定义空口信道参数，包括各种衰落、时延扩展、噪声等，详见第三节。

网络拓扑：
[OAI核心网] --网线-- [OAI gNB/eNB ---- 127.0.0.1::4043 ---- OAI UE]
或部署在不同机器上：
[OAI gNB/eNB] 10.0.1.1–网线-- [OAI UE] 10.0.1.2

1、build OAI rfsimulator

和一般的接入网build步骤类似，开始build前的步骤可以参考03 - OAI接入网&OAIUE搭建过程 - 研0

区别在这一步：

./build_oai -I --eNB -x --install-system-files -w SIMU

即-w USRP 换成 -w SIMU 即可。（更多编译选项可-h查看）
哦还有–eNB可以按需换成–gNB --ue --nrue等

2、运行rfsimulator

rfsimulator会在127.0.0.1的4043端口开启一个tcp server给gNB/eNB用，UE回去连接这个端口。可以在\targets\ARCH\rfsimulator\simulator.c 中可以修改这个默认端口：

#define PORT 4043 //default TCP port for this simulator

rfsimulator也使用接入网的配置文件（毕竟就是模拟RF的），配置文件中有一个叫“rfsimulator”的specific section是给仿真器的。

运行命令基本和运行带RF时候的一样，就是需要添加额外选项。不熟悉一般带RF时候运行命令的可以参考03 - OAI接入网&OAIUE搭建过程 - 研0

2.1 基站部分：

跟运行带RF的时候只有命令行中要加上--rfsim选项的区别，所以需要一个有效的配置文件。配置文件中和rfsimulator相关的参数：
①serveraddr：UE要连接的或者基站要用作server的IP地址
②serverport：端口
③option：用逗号分隔的运行时的选项，目前支持两个：chanmod 启用特定信道模型，saviq 启用将传输的I/Q采样写入文件。默认情况下都不启用。
④modelname：信道模型，在chanmod选项启用的时候，要指明使用的信道模型的名字，默认是AWGN信道。定义/修改信道模性详见第三节。
⑤IQfile：启用saviq选项时，用来指定存储iq的文件的路径。不指定则默认是/tmp/rfsimulator.iqs

下面举两个例子，

• 如果使用5G gNB：

sudo RFSIMULATOR=server ./nr-softmodem -O ../../../targets/PROJECTS/GENERIC-LTE-EPC/CONF/gnb.band78.tm1.106PRB.usrpn300.conf --parallel-config PARALLEL_SINGLE_THREAD --rfsim --phy-test

命令行中gnb.band78.tm1.106PRB.usrpn300.conf即配置文件，--phy-test即启用产生上下行随机流量。如果要启用noS1模式的话，需要再添加--noS1和--nokrnmod 1选项：

sudo RFSIMULATOR=server ./nr-softmodem -O ../../../targets/PROJECTS/GENERIC-LTE-EPC/CONF/gnb.band78.tm1.106PRB.usrpn300.conf --parallel-config PARALLEL_SINGLE_THREAD --rfsim --phy-test --noS1 --nokrnmod 1

• 如果使用4G eNB：

sudo RFSIMULATOR=enb ./lte-softmodem -O <config file> --rfsim

2.2 UE部分：

• 如果使用5G UE：

sudo RFSIMULATOR=<TARGET_GNB_INTERFACE_ADDRESS> ./nr-uesoftmodem --rfsim --phy-test --rrc_config_path ../../../ci-scripts/rrc-files 

其中，如果gNB和UE运行在一个机器上，<TARGET_GNB_INTERFACE_ADDRESS> 就是127.0.0.1，如果不在一个机器上，那就该配置为gNB所在的IP地址。如果运行在一个机器上gNB会给UE必要的RRC配置，--rrc_config_path ../../../ci-scripts/rrc-files是可以省略的。此外，运行在一台机器上的话务必确保机器性能OK。

• 如果使用4G UE：

添加一个RFSIMULATOR= <IP address>，其他跟运行4G UE一样。

sudo RFSIMULATOR=192.168.2.200 ./lte-uesoftmodem -C 2680000000 -r 50 --ue-rxgain 120 --ue-txgain 0 --ue-max-power 0 --ue-scan-carrier --nokrnmod 1

注1：如果遇到“RA not active”的问题，要记得生成有效的SIM卡：

$OPENAIR_DIR/targets/bin/conf2uedata -c $OPENAIR_DIR/openair3/NAS/TOOLS/ue_eurecom_test_sfr.conf -o

注2：使用rfsimulator的时候UE也可以用-d选项正常启动软件示波器，论文出图必备

注3：只有在不同机器上运行gNB/eNB和UE的时候才能使用iperf灌包。一些测试命令的例子：

#from gNB mchine：
ping -I oaitun_enb1 10.0.1.2
#from nrUE mchine：
ping -I oaitun_ue1 10.0.1.1

#Server nrUE machine: 
iperf -s -i 1 -u -B 10.0.1.2
#Client gNB machine: 
iperf -c 10.0.1.2 -u -b 0.1M --bind 10.0.1.1

#Server gNB machine: 
iperf -s -i 1 -u -B 10.0.1.1
#Client nrUE machine: 
iperf -c 10.0.1.1 -u -b 0.1M --bind 10.0.1.2

3、使用rfsimulator

3.1 Replay

启用saviq选项的时候rfsimulator会存储收发到的I/Q文件，想要replay的话，需要额外编译make replay_node
然后就可以使用replay_node这个程序来作为数据源向基站或者UE发送。（我还没用过

3.2 信道仿真

到这里，才是涉及到你自己的仿真需要定义的地方。
更新：博客是两年前的了，内容依然可用，但现在(22年)新的代码中在配置文件中添加了channelmod这一个section（见/ci-scripts/conf_files/channelmod_rfsimu.conf），方便一次运行多个信道模型，在运行时候还可以通过命令随时更改，见4.0节。

首先，rfsimulator的信道模型定义在\openair1\SIMULATION\TOOLS\sim.h 的SCM_t中，是一个enum类型。

typedef enum {
   
   
  custom=0,
  SCM_A, //SCM：Spatial Channel Model，3GPP的空间信道模性，A和B模型rfsimulator都没有定义（毕竟没啥用…）
  //……
  AWGN,
  Rayleigh1_orthogonal,
  //……
  //已经包含了AWGN，瑞利信道，莱斯信道等等
  //我们可以定义一个新的，也可以直接修改已经存在的，这里以新建一个高轨卫星HoSC信道为例
  myHoSC,
} SCM_t;

要添加一个新的信道模性的话，需要先在SCM_t中添加上，比如上面我新建了一个叫HoSC的信道。紧接着，在下面映射表里也加上

#define CHANNELMOD_MAP_INIT \
{
     
     "custom",custom},\
//……
//加上我们定义的新的信道模性
{
   
   "myHoSC", myHoSC}
{
   
   NULL, -1}

然后，目前rfsimulator支持的参数全部定义在sim.h的channel_desc_t结构体中（desc是description的缩写），以下参数需要根据 你的模型 自己确定数值：

typedef struct {
   
   
  ///tx天线数 number of tx antennas
  uint8_t nb_tx;
  ///rx天线数
  uint8_t nb_rx;
  ///抽头数，通道模型的特征在于抽头数量、相对于第一次抽头的时间延迟、相对于最强抽头的平均功率和每个抽头的多普勒。在rfsimulator里可以理解为信道模型的多径数。
  uint8_t nb_taps;
  ///抽头的线性幅度，抽头系数，数组。（用来表示每个多径的幅度系数）
  double *amps;
  ///每个抽头的（相对）延迟，数组，以微秒为单位，数