Приобретение формы волны и Анализ с помощью LTE Toolbox с Тестовым оборудованием и Измерительным оборудованием

Этот пример использует:

Открыть скрипт

В этом примере показано, как беспроводная форма волны LTE может быть получена и анализировала использование LTE Toolbox™, Instrument Control Toolbox™ и RF сигнализируют об оборудовании анализатора.

Введение

LTE Toolbox может использоваться, чтобы выполнить и стандартное совместимое и пользовательское декодирование и анализ основополосных сигналов LTE. Используя LTE Toolbox с Instrument Control Toolbox позволяет формам волны быть полученными с помощью теста и оборудования измерения и быть взятыми в MATLAB® для визуализации, анализа и декодирования.

В этом примере Instrument Control Toolbox используется, чтобы получить беспроводной сигнал LTE, использование Keysight Technologies® N9010A сигнализирует об анализаторе и получает его в MATLAB для анализа. Беспроводной сигнал сгенерирован с помощью генератора сигнала Keysight Technologies N5172B.

В этом примере полученная форма волны анализируется путем выполнения двух измерений с помощью LTE Toolbox:

  • Смежное Отношение Степени Утечки Канала: ACLR используется в качестве меры суммы степени, просачивающейся в смежные каналы, и задан как отношение отфильтрованной средней степени, сосредоточенной на присвоенной частоте канала к отфильтрованной средней степени, сосредоточенной на смежной частоте канала. Смотрите Нисходящий канал LTE Смежное Отношение Степени Утечки Канала (ACLR) Измерение для более подробного объяснения.

  • Величина Вектора ошибок PDSCH: EVM является мерой различия между идеальными символами и измеренными символами после эквализации. См. Измерение Величины вектора ошибок (EVM) PDSCH для более подробного объяснения.

Сгенерируйте беспроводной сигнал

LTE Toolbox может использоваться, чтобы сгенерировать стандартные или пользовательские основополосные формы волны IQ. Генерация сигналов и Передача с помощью LTE Toolbox с Тестовым оборудованием и Измерительным оборудованием демонстрируют, как сгенерировать беспроводную форму волны LTE с помощью LTE Toolbox и генератора сигнала Keysight Technologies.

В этом примере Studio Сигнала Keysight Technologies N7624B и генератор сигнала N5172B используются, чтобы сгенерировать стандартно-совместимую форму волны нисходящего канала LTE RF на центральной частоте на 1 ГГц. Примечание 1GHz выбрано как частота в качестве примера и не предназначается, чтобы быть распознанным каналом LTE.

Форма волны FDD R.6 Reference Measurement Channel (RMC) на 40 мс 5 МГц сгенерирована и циклично выполнена для получения. Повторные передачи HARQ выключены, чтобы упростить синхронизацию в приемнике, и OCNG позволяют заполнить неиспользованные элементы ресурса, чтобы сохранить степень сигнала постоянной.

Параметры сигнала LTE

Чтобы анализировать полученную форму волны, много системных параметров должны быть известны. Как стандартный RMC формой волны является полученный lteRMCDL используется, чтобы сгенерировать конфигурационную структуру для RMC R.6. Это обеспечивает параметры, требуемые для анализа, такие как пропускная способность сигнала, нисходящая настройка управления и распределение ресурсов. В качестве альтернативы эти параметры могут быть получены посредством слепого декодирования, как продемонстрировано в Поиске Ячейки, MIB и Восстановлении SIB1.

% RMC configuration
rmc = lteRMCDL('R.6');
% Ensure that the HARQ retransmissions are turned off at the transmitter so
% that the Redundancy Version (RV) is the same in every subframe. This
% simplifies synchronization as the receiver does not need to take account
% of an RV pattern that spans multiple frames.
rmc.PDSCH.RVSeq = 0; % Single transmission of the transport block
% Enable OCNG fill
rmc.OCNGPDSCHEnable = 'On';
rmc.OCNGPDCCHEnable = 'On';

% Write the sampling rate and UTRA chip rate to the configuration structure
% to allow the calculation of ACLR parameters
info = lteOFDMInfo(rmc);
rmc.SamplingRate = info.SamplingRate;
% UTRA chip rate in MCPS
rmc.UTRAChipRate = 3.84;

Вычислите параметры ACLR

Параметры, требуемые для измерения ACLR, вычисляются с помощью функции помощника hACLRParameters.m.

  • Определите пропускную способность измерения - область значений пропускной способности измерения должна покрыть два E-UTRA смежные каналы той же пропускной способности как сигнал и два канала UTRA на 5 МГц, как дано таблицей 6.6.2.1-1 TS 36.104

  • Определите Параметры UTRA - уровни чипа UTRA и пропускная способность

% Calculate ACLR measurement parameters
[aclr, nRC, R_C, BWUTRA] = hACLRParameters(rmc);

Получите сгенерированный модулированный сигнал в MATLAB от Signal Analyzer

Чтобы анализировать беспроводную передачу в MATLAB, Instrument Control Toolbox используется, чтобы сконфигурировать Keysight Technologies N9010A, сигнализируют об анализаторе и собирают основополосные данные IQ. Функция помощника hCaptureIQUsingN9010A.m получает основополосные данные IQ и частоту дискретизации получения от анализатора сигнала, готового к анализу в MATLAB. Обратите внимание на то, что 40 подкадров получены для анализа.

capSubframes = 40;      % Number of subframes to capture
centerFrequency = 1e9;  % 1GHz center frequency

% The frequency range should cover the two E-UTRA adjacent channels of the
% same bandwidth as the signal and the two 5MHz UTRA channels
startFreq = centerFrequency-aclr.BandwidthACLR/2;
stopFreq = centerFrequency+aclr.BandwidthACLR/2;
externalTrigger = false;
capTime = capSubframes*1e-3; % 1 subframes is 1ms
resBW = 91e3;
videoBW = 91e3;
[captureWaveform,captureSampleRate] = hCaptureIQUsingN9010A( ...
    'A-N9010A-21026.dhcp.mathworks.com',capTime, ...
    centerFrequency,stopFreq-startFreq,externalTrigger,startFreq,stopFreq, ...
    resBW,videoBW);

rxWaveform = captureWaveform(1:end-1);
captureSampleRate = round(captureSampleRate);

Постройте полученный спектр сигнала

Смотрите функцию hCaptureIQUsingN9010A.m для получения дополнительной информации о входных параметрах, и команды должны были сконфигурировать сигнал Keysight Technologies N9010A анализатор и получить данные.

Графический вывод спектра частоты полученной области времени основополосная форма волны с помощью dsp.SpectrumAnalyzer DSP System Toolbox™ показывает ожидаемую занимаемую полосу LTE 5 МГц и смежные полосы, требуемые для измерения ACLR, с нарушениями из-за передачи RF и приема.

spectrumPlotRx = dsp.SpectrumAnalyzer;
spectrumPlotRx.SampleRate =  captureSampleRate;
spectrumPlotRx.SpectrumType = 'Power density';
spectrumPlotRx.PowerUnits =  'dBm';
spectrumPlotRx.RBWSource = 'Property';
spectrumPlotRx.RBW = 1.3e3;
spectrumPlotRx.FrequencySpan = 'Span and center frequency';
spectrumPlotRx.Span = aclr.BandwidthACLR;
spectrumPlotRx.CenterFrequency = 0;
spectrumPlotRx.Window = 'Rectangular';
spectrumPlotRx.SpectralAverages = 10;
spectrumPlotRx.YLimits = [-120 -50];
spectrumPlotRx.YLabel = 'PSD';
spectrumPlotRx.ShowLegend = false;
spectrumPlotRx.Title = 'Received Signal Spectrum: 5 MHz LTE Carrier + Two adjacent E-UTRA and UTRA bands ';
spectrumPlotRx(rxWaveform);

Смежное измерение отношения утечки поставщика услуг

E-UTRA и UTRA ACLR полученной формы волны измеряются с помощью функций помощника hACLRMeasurementEUTRA.m и hACLRMeasurementUTRA.m. Нисходящий канал LTE в качестве примера Смежное Отношение Степени Утечки Канала (ACLR) Измерение описывает E-UTRA и измерения UTRA более подробно. Фильтр, используемый в передатчике, влияет на эффективность ACLR, таким образом, путем оптимизации фильтра стороны передачи, улучшения могут быть сделаны к ACLR.

% Apply required resampling for ACLR calculation. The capture sampling rate
% must be greater than the ACLR sampling rate for correct measurement
if captureSampleRate < aclr.SamplingRate
    warning(['The capture sampling rate (%d) is less than the minimum sampling ' ...
        'rate required for ACLR measurement (%d), ACLR may be inaccurate!'],captureSampleRate,aclr.SamplingRate);
end
resampled = resample(rxWaveform,aclr.SamplingRate,captureSampleRate);

% Measure E-UTRA and UTRA ACLR
aclr = hACLRMeasurementEUTRA(aclr,resampled);
aclr = hACLRMeasurementUTRA(aclr,resampled,nRC,R_C,BWUTRA);

% Plot ACLR results
fprintf('\nACLR Analysis:\n');
hACLRResults(aclr);

ACLR Analysis:
          Bandwidth: 5000000
    BandwidthConfig: 4500000
      BandwidthACLR: 25000000
                OSR: 4
       SamplingRate: 30720000
    EUTRACenterFreq: [-10000000 -5000000 5000000 10000000]
      EUTRAPowerdBm: -0.8199
            EUTRAdB: [53.1123 36.8801 36.4209 52.3387]
       UTRAPowerdBm: -1.5526
             UTRAdB: [53.7502 39.1758 38.5304 52.9898]
     UTRACenterFreq: [-10000000 -5000000 5000000 10000000]

Подготовьте полученный сигнал LTE к анализу EVM

Форма волны, используемая выше для измерения ACLR также, содержит смежные полосы, которые не требуются для измерения EVM. Таким образом, форма волны передискретизируется к частоте дискретизации модулятора OFDM, который будет использоваться, чтобы демодулировать полученный сигнал и синхронизироваться с первым контуром системы координат, чтобы допускать демодуляцию OFDM.

rxWaveform = resample(rxWaveform,rmc.SamplingRate,captureSampleRate);

% Synchronize to the first frame head
offset = lteDLFrameOffset(rmc,rxWaveform);
rxWaveform = rxWaveform(1+offset:end,:);

% Extract 2 frames (20ms) for analysis
nFramesAnalyse = 2;
nFramesWaveform = length(rxWaveform)/(info.SamplingRate*10e-3);
rxWaveform = rxWaveform( ...
    1:(info.SamplingRate*(min(nFramesAnalyse,nFramesWaveform)*10e-3)));

Измерение величины вектора ошибок PDSCH

Средний EVM полученных символов PDSCH измеряется с помощью функции помощника hPDSCHEVM.m. Пример Измерение Величины вектора ошибок (EVM) PDSCH демонстрирует стандартное совместимое измерение EVM согласно TS 36.104, Приложению E [1]. Обратите внимание на то, что функция помощника hPDSCHEVM.m может также измерить EVM Тестовой модели (E-TM) формы волны, такие как сгенерированный в Генерации сигналов и Передаче с помощью LTE Toolbox с Тестовым оборудованием и Измерительным оборудованием.

В этом примере средство оценки канала сконфигурировано, чтобы оценить время и частоту, варьирующуюся канал, когда беспроводное получение сигнала анализируется. Консерватор 9 9 экспериментальное окно усреднения используется, вовремя и частота, чтобы уменьшать удар шума на экспериментальных оценках во время оценки канала.

cec.PilotAverage = 'UserDefined';
cec.FreqWindow = 9;
cec.TimeWindow = 9;
cec.InterpType = 'cubic';
cec.InterpWinSize = 3;
cec.InterpWindow = 'Causal';

Средний EVM для полученной формы волны отображен в командном окне. Много графиков также производятся:

  • EVM по сравнению с символом OFDM

  • EVM по сравнению с поднесущей

  • EVM по сравнению с блоком ресурса

  • EVM по сравнению с символом OFDM и поднесущей (i.e. сетка ресурса EVM)

% Perform EVM measurement
fprintf('\nEVM Analysis:\n');
[evmMeas, evmPlots] = hPDSCHEVM(rmc,cec,rxWaveform);

EVM Analysis:
Low edge EVM, subframe 0: 0.737%
High edge EVM, subframe 0: 0.716%
Low edge EVM, subframe 1: 0.769%
High edge EVM, subframe 1: 0.741%
Low edge EVM, subframe 2: 0.808%
High edge EVM, subframe 2: 0.780%
Low edge EVM, subframe 3: 0.848%
High edge EVM, subframe 3: 0.832%
Low edge EVM, subframe 4: 0.717%
High edge EVM, subframe 4: 0.702%
Low edge EVM, subframe 6: 0.741%
High edge EVM, subframe 6: 0.732%
Low edge EVM, subframe 7: 0.732%
High edge EVM, subframe 7: 0.704%
Low edge EVM, subframe 8: 0.772%
High edge EVM, subframe 8: 0.756%
Low edge EVM, subframe 9: 0.757%
High edge EVM, subframe 9: 0.740%
Averaged low edge EVM, frame 0: 0.766%
Averaged high edge EVM, frame 0: 0.746%
Averaged EVM frame 0: 0.766%
Low edge EVM, subframe 0: 0.709%
High edge EVM, subframe 0: 0.691%
Low edge EVM, subframe 1: 0.748%
High edge EVM, subframe 1: 0.733%
Low edge EVM, subframe 2: 0.807%
High edge EVM, subframe 2: 0.786%
Low edge EVM, subframe 3: 0.733%
High edge EVM, subframe 3: 0.705%
Low edge EVM, subframe 4: 0.776%
High edge EVM, subframe 4: 0.766%
Low edge EVM, subframe 6: 0.683%
High edge EVM, subframe 6: 0.671%
Low edge EVM, subframe 7: 0.782%
High edge EVM, subframe 7: 0.768%
Low edge EVM, subframe 8: 0.758%
High edge EVM, subframe 8: 0.739%
Low edge EVM, subframe 9: 0.740%
High edge EVM, subframe 9: 0.719%
Averaged low edge EVM, frame 1: 0.750%
Averaged high edge EVM, frame 1: 0.732%
Averaged EVM frame 1: 0.750%
Averaged overall EVM: 0.758%

Приложение

Этот пример использует эти функции помощника:

Выбранная библиография

  1. 3GPP TS 36.104 "Передача радио базовой станции (BS) и прием"

Документация LTE Toolbox

Поддержка

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте