Введение

Этот пример характеризует удар нарушений RF такой как синфазный и квадратура (IQ) неустойчивость, шум фазы и нелинейность усилителя мощности (PA) в передаче формы волны LTE. Чтобы оценить удар этих нарушений, пример выполняет эти измерения:

Пример работает на основе подкадра подкадром. Для каждого подкадра рабочий процесс состоит из этих шагов:

Этот пример выполняет эти операции при помощи модели Simulink®, в которой Функциональные блоки MATLAB® выполняют обработку сгенерированного модулированного сигнала (шаги 1 и 5), и RF Blockset выполняет моделирование передатчика RF (шаги 2 и 3). Эта модель поддерживает Normal и Accelerator режимы симуляции.

Структура модели Simulink

Модель содержит три основных части:

modelName = 'RFLTETransmitterModel';
open_system(modelName);

Основополосная генерация

Блок E-TM Waveform генерирует совместимые стандартами формы волны E-TM [1]. Для генерации сигналов можно задать имя TM, пропускную способность канала, режим дуплекса и идентичность ячейки в блоке E-TM Waveform.

Для получения дополнительной информации о том, как сгенерировать E-TMs, смотрите Тестовую модель Нисходящего канала LTE (E-TM) Генерация сигналов.

Когда пример работает на основе подкадра подкадром, блок E-TM Waveform генерирует один подкадр за один раз. Передача десяти подкадров, соответствие одной системе координат в случае режима дуплекса FDD, длятся 10 мс. Если время симуляции более длинно, чем 10 мс, этот блок передает тот же кадр циклически. Блок Subframe Counter хранит количество в настоящее время переданных подкадров. Если время симуляции более длинно, чем период системы координат, сброс блока Subframe Counter к 0 для каждой новой симулированной системы координат.

Передача RF

Блок RF Transmitter основан на архитектуре передатчика супергетеродина. Эта архитектура upconverts полученная форма волны к несущей частоте и применяет фильтрацию полосы пропускания и усиление. Компоненты RF этого передатчика супергетеродина:

В дополнение к этим компонентам этот блок RF Transmitter также включает переменный усилитель усиления (VGA), чтобы управлять уровнем входного возврата (IBO) мощного усилителя (HPA).

set_param(modelName,'Open','off');
set_param([modelName '/RF Transmitter'],'Open','on');

Блок Inport в Передатчике RF преобразует комплексную основополосную форму волны в сигнал RF. Можно варьироваться центральная частота этого сигнала RF путем изменения Промежуточной частоты (МГц): параметр маски блока RF Transmitter (в этом примере, частота по умолчанию составляет 70 МГц). Блок Outport преобразует сигнал RF назад в комплексную основную полосу.

Можно использовать Входной буфер перед блоком RF Transmitter, чтобы сократить количество выборок, отправленных в Передатчик RF. Для простоты Входной буфер в текущей настройке отправляет одну выборку за один раз, приводя к Передатчику RF, являющемуся основанным на выборке, i.e. это использует одну выборку за один раз.

Прежде, чем отправить выборки на блок Decode Subframe, Буфер вывода (после Передатчика RF) собирает все выборки в подкадре.

Блок Delay, который соединяется с блоком Subframe Counter, составляет вызванные буфером задержки. Когда длительность задержки эквивалентна передаче подкадра, блок Decode Subframe не демодулирует выборки, полученные в первый период подкадра.

Можно сконфигурировать компоненты Передатчика RF при помощи маски блока RF Transmitter.

Блок RF Transmitter показывает типичные нарушения, включая:

Основополосный прием и измерения

Блок Decode Subframe восстанавливает и строит символы PDSCH в Схеме Созвездия путем выполнения демодуляции OFDM полученного подкадра, оценки канала и эквализации. Этот блок также выполняет измерения EVM согласно техническим требованиям в TS 36.104, Приложению E [2]. Эти технические требования предлагают измерить EVM в двух местах вовремя (низко и высоко), где низкие и высокие места соответствуют выравниванию окна FFT в начале и конце циклического префикса, соответственно. Для получения дополнительной информации относительно того, как измерить EVM, см. Измерение Величины вектора ошибок (EVM) PDSCH.

Этот пример выполняет измерения EVM, усредненные по выделенным символам PDSCH в поднесущей, блоке ресурса, символе OFDM, подкадре, системе координат и полной сетке. EVM на подкадр измеряется для высоких и низких мест вовремя, в то время как другие результаты только изображают самый высокий EVM обоих мест.

Блок Spectrum Analyzer обеспечивает дополнительные измерения, такие как занимаемая полоса, степень канала, CCDF и PAPR.

Эффект усилителя мощности

Чтобы охарактеризовать удар HPA в оценке EVM, можно измерить модуляцию от амплитуды к амплитуде (AM) HPA. AM относится к уровням выходной мощности в терминах уровней входной мощности. Функция помощника hPlotHPACurveLTE отображает характеристику AM HPA, выбранного для этой модели.

hPlotHPACurveLTE();
figHPA = gcf;

P1dB является степенью в точке сжатия на 1 дБ и обычно используется в качестве ссылки при выборе уровня IBO HPA. Вы видите удар HPA на передатчик RF путем анализа результатов EVM для различных рабочих точек HPA. Например, сравните случай когда IBO = 12 дБ, соответствуя HPA, действующему в линейной области, со случаем когда IBO = 6 дБ, соответствуя HPA, начинающему действовать в нелинейной области. Усиление VGA управляет уровнем IBO. Чтобы сохранить VGA линейным поведением, выберите значения усиления ниже, чем 20 дБ.

set_param([modelName '/RF Transmitter'],'vgaGain','0');
sim(modelName);

Low edge EVM, subframe 0: 1.433%
High edge EVM, subframe 0: 1.472%
Low edge EVM, subframe 1: 1.317%
High edge EVM, subframe 1: 1.356%
Low edge EVM, subframe 2: 1.514%
High edge EVM, subframe 2: 1.541%
Low edge EVM, subframe 3: 1.523%
High edge EVM, subframe 3: 1.554%
Low edge EVM, subframe 4: 1.297%
High edge EVM, subframe 4: 1.313%
Low edge EVM, subframe 5: 1.105%
High edge EVM, subframe 5: 1.146%
Low edge EVM, subframe 6: 1.295%
High edge EVM, subframe 6: 1.332%
Low edge EVM, subframe 7: 1.868%
High edge EVM, subframe 7: 1.875%
Low edge EVM, subframe 8: 1.902%
High edge EVM, subframe 8: 1.912%
Low edge EVM, subframe 9: 1.586%
High edge EVM, subframe 9: 1.600%
Averaged low edge EVM, frame 0: 1.507%
Averaged high edge EVM, frame 0: 1.531%
Averaged EVM frame 0: 1.531%
Averaged overall EVM: 1.531%

Согласно TS 36.104 [2], максимальный EVM, когда созвездие 64-QAM, составляет 8%. Когда полный EVM составляет приблизительно 1,5%, эта архитектура находится в пределах требований TS 36.104 [2].

set_param([modelName '/RF Transmitter'],'vgaGain','6');
sim(modelName);
slmsgviewer.DeleteInstance();

% Restore to default parameters
set_param([modelName '/RF Transmitter'],'vgaGain','0');

Low edge EVM, subframe 0: 2.751%
High edge EVM, subframe 0: 2.776%
Low edge EVM, subframe 1: 2.562%
High edge EVM, subframe 1: 2.579%
Low edge EVM, subframe 2: 2.621%
High edge EVM, subframe 2: 2.641%
Low edge EVM, subframe 3: 2.621%
High edge EVM, subframe 3: 2.640%
Low edge EVM, subframe 4: 2.542%
High edge EVM, subframe 4: 2.547%
Low edge EVM, subframe 5: 2.307%
High edge EVM, subframe 5: 2.325%
Low edge EVM, subframe 6: 2.515%
High edge EVM, subframe 6: 2.535%
Low edge EVM, subframe 7: 3.465%
High edge EVM, subframe 7: 3.466%
Low edge EVM, subframe 8: 3.385%
High edge EVM, subframe 8: 3.383%
Low edge EVM, subframe 9: 2.913%
High edge EVM, subframe 9: 2.916%
Averaged low edge EVM, frame 0: 2.795%
Averaged high edge EVM, frame 0: 2.806%
Averaged EVM frame 0: 2.806%
Averaged overall EVM: 2.806%

По сравнению с предыдущим случаем более искажена схема созвездия. В терминах измерений полный EVM, приблизительно 2,8%, все еще находится в пределах требований TS 36.104 [2].

Если вы захотите продвинуть HPA действовать далее в нелинейной области, необходимо будет сверхдискретизировать сигнал (приблизительно 5 раз его основополосная пропускная способность) так, чтобы пропускная способность симуляции была достаточно большой, чтобы получить внутриполосный спектральный перерост.

Итоговое и дальнейшее исследование

Этот пример демонстрирует, как смоделировать и протестировать передачу формы волны LTE. Передатчик RF состоит из полосового фильтра, усилителей и модулятора IQ. Пример подсвечивает эффект нелинейности HPA на эффективности Передатчика RF. Можно исследовать удар изменения других нарушений также. Например:

Кроме того, можно проверять CCDF и измерения PAPR при помощи окна Spectrum Analyzer: нажмите кнопку CCDF Measurements на панели инструментов.

Передатчик RF сконфигурирован, чтобы работать со значениями по умолчанию блока E-TM Waveform и с поставщиком услуг LTE, сосредоточенным на уровне 2 140 МГц. Этот поставщик услуг является в E-UTRA операционной группой 1 [3]. Если вы изменяете несущую частоту или значения в блоке E-TM Waveform, вы, возможно, должны обновить параметры компонентов Передатчика RF, когда эти параметры были выбраны, чтобы работать на настройку по умолчанию примера. Например, изменение в несущей частоте требует пересмотра пропускной способности фильтров. Изменение пропускной способности формы волны может потребовать обновления длительности Импульсной характеристики и смещения частоты шума Фазы (Гц) параметры блока IQ Modulator. Смещение шума фазы определяет нижний предел длительности импульсной характеристики. Если разрешение смещения частоты шума фазы слишком высоко на данное время импульсной характеристики, предупреждающее сообщение появляется, задавая минимальную длительность, подходящую для необходимого разрешения. Для получения дополнительной информации смотрите Модулятор IQ (RF Blockset).

Этим примером могло быть основание для тестирования форм волны E-TM для различных настроек RF. Можно заменить блок RF Transmitter другой подсистемой RF по вашему выбору и конфигурированием модели соответственно.

Ссылки