Моделирование и тестирование приемника RF NR с интерференцией LTE

Пример показывает, как охарактеризовать удар нарушений радиочастоты (RF) в приеме RF формы волны нового радио (NR) при сосуществовании с интерференцией долгосрочной эволюции (LTE). Основополосные формы волны сгенерированы с помощью 5G Toolbox™ и LTE Toolbox™, и приемник RF моделируется с помощью RF Blockset™.

Введение

Этот пример характеризует удар интерференции LTE в прием RF формы волны NR. Чтобы оценить удар интерференции, пример выполняет эти измерения:

  • Величина вектора ошибок (EVM): векторная разность в установленный срок идеала (переданный) сигнал и измеренного (полученного) сигнала.

  • Смежное отношение утечки канала (ACLR): мера суммы степени, просачивающейся в смежные каналы. Это задано как отношение отфильтрованной средней степени, сосредоточенной на присвоенной частоте канала к отфильтрованной средней степени, сосредоточенной на смежной частоте канала.

  • Занимаемая полоса: пропускная способность, которая содержит 99% общей интегрированной степени сигнала, сосредоточенного на присвоенной частоте канала.

  • Степень канала: отфильтрованная средняя степень сосредоточена на присвоенной частоте канала.

  • Дополнительная кумулятивная функция распределения (CCDF): вероятность мгновенной степени сигнала быть уровнем, заданным выше его средней степени.

Удар приемника нарушения RF, такие как шум фазы и нелинейность усилителя мощности (PA) также рассматривается.

Пример работает над подкадром базисом подкадра. Для каждого подкадра рабочий процесс состоит из этих шагов:

  1. Сгенерируйте основополосную форму волны NR с помощью 5G Toolbox.

  2. Сгенерируйте основополосную форму волны LTE (интерференционное) использование LTE Toolbox.

  3. Upconvert обе формы волны к их несущим частотам с помощью RF Blockset.

  4. Используйте приемник RF для downconvert форма волны, сосредоточенная в поставщике услуг NR к основополосной частоте.

  5. Вычислите ACLR/ACPR, занимаемую полосу, степень канала и CCDF использование блока Spectrum Analyzer.

  6. Демодулируйте основополосную форму волны NR, чтобы измерить EVM.

Этот пример использует модель Simulink, чтобы выполнить эти операции. Обработка сгенерированного модулированного сигнала (шаги 1, 2, и 6) использует Функциональные блоки MATLAB®, тогда как приемник RF, моделируя (шаги 3 и 4) использует RF Blockset. Эта модель поддерживает Нормальный и режимы симуляции Акселератора.

Структура модели Simulink

Модель содержит три основных части:

  • Основополосная Генерация: генерирует основополосный NR и формы волны LTE.

  • Прием RF: upconverted формы волны проходят через приемник RF который downconverts форма волны, сосредоточенная в поставщике услуг NR.

  • Основополосный Прием NR и Измерения: выполняет измерения RF и демодулирует основополосную форму волны, чтобы вычислить EVM.

modelName = 'NewRadioRFReceiverWithLTEInterferenceModel';
open_system(modelName);

Основополосная генерация

Блок NR TM Transmission передает стандартно-совместимый 5G тестовая модель NR (NR-TM) формы волны для частотного диапазона 1 (FR1) и частотного диапазона 2 (FR2) [1]. Для генерации сигналов NR-TM можно задать имя NR-TM, пропускную способность канала, разрядка поднесущей (SCS), режим дуплекса, идентичность ячейки и версия TS 38.141 с помощью блока Waveform Parameters.

Точно так же блок LTE-TM Transmission передает стандартно-совместимые формы волны LTE-TM [2]. Можно также задать имя TM, пропускную способность канала, режим дуплекса и идентичность ячейки. Эта модель передискретизирует, при необходимости, форму волны LTE, чтобы совпадать с частотой дискретизации формы волны NR. Блок Waveform Parameter не принимает пропускную способность LTE шире, чем пропускная способность NR.

Кроме того, блок Waveform Parameters предоставляет возможность включать или отключать тест ACLR. Когда измерение ACLR включено, форма волны сверхдискретизирована, чтобы визуализировать спектральный перерост. Блок Waveform Parameters также включает параметр по имени Усиление Interferer, которое позволяет управлению линейное усиление интерференции LTE. Чтобы отменить передачу интерференции LTE, установите параметр Усиления Interferer на 0. Блок Interferer Gain соединяется между Основополосной Генерацией и этапами Приема RF.

Для получения дополнительной информации о том, как сгенерировать NR-TMs и LTE-TMs, смотрите 5G NR-TM и Генерация сигналов FRC и Тестовая модель Нисходящего канала LTE (E-TM) Генерация сигналов (LTE Toolbox), соответственно.

Когда пример работает над подкадром базисом подкадра, NR-TM и блоки Передачи LTE-TM генерируют 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, оба блока передают тот же кадр циклически. Блок Subframe Counter хранит количество в настоящее время переданного подкадра. Если время симуляции более длинно, чем период системы координат, сброс блока Subframe Counter к 0.

Прием RF

Блок RF Receiver основан на архитектуре приемника супергетеродина. Эта архитектура применяет фильтрацию полосы пропускания и усиление и downconverts полученная форма волны к промежуточной частоте. Компоненты RF этого приемника супергетеродина:

  • Полосовые фильтры

  • Низкие шумовые и усилители мощности

  • Демодулятор, состоящий из микшеров, фазовращателя и локального генератора

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

Чтобы отправить обе формы волны в Приемник RF, вставьте блок Vector Concatenate между Основополосным Приемом и этапами Приема RF. Блок Vector Concatenate конкатенирует обе формы волны горизонтально, один столбец на форму волны. Затем блок Inport в Приемнике RF преобразует две конкатенированных комплексных основополосных формы волны в сигналы RF, считая центральные частоты выбранными в параметре Несущих частот этого блока (каждая частота, выбранная в Несущих частотах, присвоена различной конкатенированной форме волны). Блок Outport преобразует сигнал RF назад в комплексную основную полосу.

Вследствие того, что Приемник RF принимает максимум 1 024 выборок на подкадр, Входной буфер, перед блоком RF Receiver, сокращает количество выборок, отправленных в Приемник RF. В текущей настройке Входной буфер отправляет 1 024 выборки за один раз.

Прежде, чем отправить выборки на блок Decode Subframe, Буфер вывода (после Приемника RF) буферизует все выборки в подкадре, и блок ADC оцифровывает сигнал. Можно изменить параметры блоков ADC с помощью его маски.

Блок Delay составляет вызванные буфером задержки. Когда длительность задержки эквивалентна передаче подкадра, блок Decode Subframe не демодулирует первую информацию, полученную в период подкадра.

Можно сконфигурировать компоненты Приемника RF с помощью маски блока RF Receiver.

Блок RF Receiver показывает типичные нарушения, включая:

  • Шум фазы как побочный эффект, непосредственно связанный с тепловым шумом в активных устройствах генератора.

  • Нелинейность PA из-за ограничения мощности постоянного тока, когда усилитель работает в области насыщения.

Основополосный прием NR и измерения

Блок Decode Subframe выполняет демодуляцию OFDM полученного подкадра, оценку канала и эквализацию, чтобы восстановить и построить символы PDSCH в Схеме Созвездия. Этот блок также составляет в среднем EVM в зависимости от времени и частоту и строит эти значения:

  • EVM на символ OFDM: EVM усреднен по каждому символу OFDM.

  • EVM на паз: EVM усреднен по выделенным символам PDSCH в пазе.

  • EVM на поднесущую: EVM усреднен по выделенным символам PDSCH в поднесущей.

  • Полный EVM: EVM, усредненный по всем выделенным символам PDSCH, передается.

Согласно TS 38.141-1 [1], не все символы PDSCH рассматриваются для оценки EVM. Используя RNTI, помощник функционирует hListTargetPDSCHs выбирает целевые символы PDSCH, чтобы анализировать.

Блок Spectrum Analyzer обеспечивает измерения частотного диапазона, такие как ACLR (называемый ACPR), занимаемая полоса, степень канала и CCDF. Чтобы визуализировать спектральный перерост, тест ACLR сверхдискретизировал форму волны. Коэффициент сверхдискретизации зависит от настройки формы волны и должен быть установлен таким образом, что сгенерированный сигнал способен к представлению первых и вторых смежных каналов. Оценка ACLR следует техническим требованиям в TS 38.141-1 [1].

Производительность модели

Чтобы охарактеризовать удар интерференции LTE на приеме NR, можно сравнить EVM и результаты ACLR для двух различных случаев: 1) нет никакой интерференции, например, только форма волны NR; и 2) существует интерференция, вы передаете обе формы волны, NR и LTE.

  • Без интерференции LTE (Interferer получают = 0). Чтобы устранить интерференцию LTE, установите параметр усиления Interferer блока Waveform Parameters к 0. Чтобы симулировать целую систему координат, запустите симуляцию достаточно долго, чтобы получить 10 подкадров (10 мс). В процессе моделирования модель отображает EVM и измерения ACLR и схему созвездия. Это результаты при передаче 2 подкадров.

set_param([modelName '/Waveform Parameters'],'InterfererGain','0');
sim(modelName);
--- Starting simulation ---
 Transmitting subframe 0 ...
 Transmitting subframe 1 ...

--- End of simulation ---

Согласно TS 38.104 [3], минимум потребовал, чтобы ACLR для проводимых измерений составил 45 дБ, и максимум потребовал EVM, когда созвездие 256-QAM, 3,5%. Когда значения ACLR, приблизительно 53 дБ, выше, чем 45 дБ, и полный EVM, приблизительно 0,8%, ниже, чем 3,5%, оба измерения находятся в пределах требований.

  • С интерференцией LTE (Interferer получают = 1). Чтобы активировать интерференцию LTE, установите параметр усиления Interferer блока Waveform Parameters к любому доступному значению, отличающемуся от 0. Например, выберите значение 1.

set_param([modelName '/Waveform Parameters'],'InterfererGain','1');
sim(modelName);
slmsgviewer.DeleteInstance();
--- Starting simulation ---
 Transmitting subframe 0 ...
 Transmitting subframe 1 ...

--- End of simulation ---

По сравнению с предыдущим случаем более искажена схема созвездия, и спектральный перерост выше. В терминах измерений значения ACLR, приблизительно 48 дБ и полный EVM, приблизительно 2%, все еще находятся в пределах требований TS 38.104 [3].

Приемник RF сконфигурирован, чтобы работать со значениями по умолчанию блока Waveform Parameters и с NR и поставщиками услуг LTE, сосредоточенными на уровне 2 190 МГц и 2 120 МГц, соответственно. Эти поставщики услуг являются в NR операционной группой n65 [4] и E-UTRA операционная полоса 1 [5]. Если вы изменяете несущую частоту или значения в блоке Waveform Parameters, вы, возможно, должны обновить параметры компонентов Приемника RF, когда эти параметры были выбраны, чтобы работать на настройку по умолчанию примера. Для получения дополнительной информации смотрите раздел Summary и Further Exploration этого примера.

Итоговое и дальнейшее исследование

Этот пример демонстрирует, как смоделировать и протестировать прием формы волны NR при сосуществовании с формой волны LTE. Приемник RF состоит из полосовых фильтров, усилителей и демодулятора. Чтобы оценить удар интерференции LTE, пример изменяет усиление формы волны LTE и выполняет ACLR и измерения EVM. Можно исследовать удар изменения нарушений RF также. Например:

  • Увеличьте шум фазы при помощи смещения шума Фазы (Гц) и уровень шума Фазы (дБн/Гц) параметры на вкладке Demodulator блока RF Receiver.

  • Уменьшайте входной возврат блока Amplifier путем увеличения Усиления (дБ) параметр на вкладке LNA блока RF Receiver.

Кроме того, можно проверять занимаемую полосу, степень канала и измерения CCDF при помощи блока Spectrum Analyzer.

Если вы изменяете несущие частоты или значения в блоке Waveform Parameters, вы, возможно, должны обновить параметры компонентов Приемника RF, когда эти параметры были выбраны, чтобы работать на настройку по умолчанию примера. Например, изменение в несущих частотах требует пересмотра пропускной способности фильтров. Если вы выбираете пропускную способность NR шире, чем 20 МГц, вы, возможно, должны обновить длительность Импульсной характеристики и смещение частоты шума Фазы (Гц) параметры блока Demodulator. 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 Демодулятор (RF Blockset).

Этим примером мог быть базис для тестирования сосуществования между NR-TM и формами волны LTE-TM для различных настроек RF. Можно попытаться заменить блок RF Receiver другой подсистемой RF по вашему выбору и сконфигурировать модель соответственно.

Ссылки

  1. 3GPP TS 38.141-1. "NR; Часть 1 проверки на соответствие стандарту Базовой станции (BS): Проводимая проверка на соответствие стандарту". Проект Партнерства третьего поколения; Сеть радиодоступа Technical Specification Group.

  2. 3GPP TS 36.141 "E-UTRA; Проект Партнерства третьего поколения" проверки на соответствие стандарту Базовой станции (BS); Сеть радиодоступа Technical Specification Group.

  3. 3GPP TS 38.104. "NR; передача радио Базовой станции (BS) и прием". Проект Партнерства третьего поколения; Сеть радиодоступа Technical Specification Group.

  4. 3GPP TS 38.101-1. "NR; передача радио Оборудования пользователя (UE) и прием". Проект Партнерства третьего поколения; Сеть радиодоступа Technical Specification Group.

  5. 3GPP TS 36.101. "E-UTRA; передача радио Оборудования пользователя (UE) и прием". Проект Партнерства третьего поколения; Сеть радиодоступа Technical Specification Group.

Похожие темы

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте