5G нисходящий канал NR измерение ACLR

В этом примере показано, как измерить смежное отношение утечки канала (ACLR) для 5G тестовые модели NR (NR-TMs) в частотном диапазоне 1 (FR1) и FR2 с помощью 5G Toolbox™.

Введение

ACLR является отношением отфильтрованной средней степени, сосредоточенной на присвоенной частоте канала к отфильтрованной средней степени, сосредоточенной на смежной частоте канала. Этот пример выполняет измерения ACLR для формы волны нисходящего канала NR, как задано в Разделе TS 38.104 6.6.3. Чтобы смоделировать эффект внеполосной спектральной эмиссии, пример применяет спектральный перерост на сверхдискретизированную форму волны при помощи модели мощного усилителя (HPA).

Сгенерируйте форму волны NR-TM

Используйте класс MATLAB hNRReferenceWaveformGenerator, чтобы сгенерировать 5G NR-TMs для FR1 и FR2. Можно сгенерировать формы волны NR-TM путем определения этих параметров:

  • Имя ТМ NR

  • Пропускная способность канала

  • Интервал поднесущей

  • Режим Duplexing

Для получения дополнительной информации смотрите 5G NR-TM и пример Генерации сигналов FRC.

% Select the NR-TM waveform parameters
nrtm = "NR-FR1-TM1.2";  % NR-TM name and properties
bw = "20MHz";  % Channel bandwidth
scs = "15kHz";  % Subcarrier spacing
dm = "FDD";  % Duplexing mode

% Create generator object for the above NR-TM
tmWaveGen = hNRReferenceWaveformGenerator (nrtm, bw, scs, dm);

% Ensure no windowing to highlight impact of filtering on ACLR
tmWaveGen = makeConfigWritable (tmWaveGen);
tmWaveGen.Config.WindowingPercent = 0;    

% Generate waveform
[tmWaveform, tmWaveInfo] = generateWaveform (tmWaveGen);
samplingRate = tmWaveInfo.Info.SamplingRate;   % Waveform sampling rate (Hz)

% Visualize the associated PRB and subcarrier resource grids
displayResourceGrid (tmWaveGen);

Figure contains an axes. The axes with title BWP 1 in Carrier (SCS=15kHz). PDSCH and PDCCH location contains 4 objects of type image, line. These objects represent PDCCH, PDSCH, SS Burst.

Figure contains an axes. The axes with title 20MHz channel, NRB=106, SCS=15kHz contains 113 objects of type rectangle, line. These objects represent Guardband edges, Point A, k_0, f_0, Channel edges.

Figure contains an axes. The axes with title NR-FR1-TM1.2: BWP 1 in Carrier (SCS=15kHz) contains an object of type image.

Отображение результатов

  • Связанная сетка ресурса PRB (верхняя часть) изображает выделение различных компонентов (PDCCH, PDSCH, CORESET и Пакет SS) в каждом BWP. Сетка не строит амплитуду сигналов только местоположения сигнала в сетке.

  • SCS определенные сетки ресурса поставщика услуг (середина) наряду с минимальными защитными полосами, выровненными относительно полной пропускной способности канала.

  • Сетка ресурса поднесущей (нижняя часть) указывает на амплитудные уровни сгенерированной формы волны. Если всего один цвет показывают, все компоненты имеют ту же амплитуду.

Вычислите параметры ACLR

Функция помощника hACLRParametersNR.m вычисляет параметры, требуемые для измерения ACLR.

Функция определяет необходимую сверхдискретизацию. Если входная частота дискретизации формы волны (samplingRate) не достаточно, чтобы охватить целую пропускную способность (aclr.BandwidthACLR) из смежных каналов (обеспечение максимума 85%-го заполнения пропускной способности), можно использовать сверхдискретизированную версию формы волны для вычислений ACLR. Фактором повышающей дискретизации является aclr.OSR.

aclrParameters = hACLRParametersNR(tmWaveGen.Config);
disp(aclrParameters);
            Bandwidth: 20000000
    SubcarrierSpacing: 15000
      BandwidthConfig: 19080000
        BandwidthACLR: 100000000
                  OSR: 4
         SamplingRate: 122880000

Отфильтруйте форму волны, чтобы улучшить ACLR

Сгенерированная форма волны не имеет никакой фильтрации, таким образом, существует значительная внеполосная спектральная эмиссия вследствие неявного формирования меандра в модуляции OFDM (каждая поднесущая OFDM имеет форму sinc в частотном диапазоне). Фильтрация формы волны улучшает производительность ACLR.

Спроектируйте фильтр с полосой перехода, которая запускается в ребре занятой пропускной способности передачи (aclr.BandwidthConfig) и остановки в ребре полной пропускной способности канала (aclr.Bandwidth). Этот фильтр не включает изменения уровня, он только формирует спектр в исходной пропускной способности формы волны.

% Design filter
lpFilt = designfilt('lowpassfir',...
    'PassbandFrequency',aclrParameters.BandwidthConfig/2,...
    'StopbandFrequency',aclrParameters.Bandwidth/2,...
    'PassbandRipple',0.1,...
    'StopbandAttenuation',80,...
    'SampleRate',samplingRate);

% Apply filter
filtTmWaveform = filter(lpFilt,tmWaveform);

Сверхдискретизация и модель нелинейности HPA

Создать сигнал, способный к представлению 1-х и 2-х смежных поставщиков услуг, например, представлять aclr.BandwidthACLR с самое большее 85%-м заполнением пропускной способности сверхдискретизируйте форму волны NR. После сверхдискретизации сигнала используйте модель HPA, чтобы сгенерировать внеполосное искажение. Например, чтобы симулировать поведение HPA, можно использовать метод Rapp, который широко используется в приложениях беспроводной связи, чтобы сгенерировать искажение AM. В MATLAB® можно использовать объект Memoryless Nonlinearity смоделировать метод Rapp. Чтобы подсветить удар фильтрации на измерениях ACLR, примените сверхдискретизацию и нелинейность HPA сначала к отфильтрованному сигналу NR и затем к тому же сигналу NR без фильтрации.

% Apply required oversampling
resampled = resample(tmWaveform,aclrParameters.OSR,1);           % Not filtered
filtResampled = resample(filtTmWaveform,aclrParameters.OSR,1);   % Filtered

% Create and configure a memoryless nonlinearity to model the amplifier
nonLinearity = comm.MemorylessNonlinearity;
nonLinearity.Method = 'Rapp model';
nonLinearity.Smoothness = 3;              % p parameter          
nonLinearity.LinearGain = 0.5;            % dB
nonLinearity.OutputSaturationLevel = 2;   % It limits the output signal level  

% Signal conditioning to control the HPA input back-off level
resampled = resampled/max(abs(resampled));                % Not filtered
filtResampled = filtResampled/max(abs(filtResampled));    % Filtered

% Apply the amplifier model to the NR waveforms
txWaveform = nonLinearity(resampled);           % Not filtered
txFiltWaveform = nonLinearity(filtResampled);   % Filtered

Вычислите NR ACLR

hACLRMeasurementNR.m функция помощника измеряет NR ACLR с помощью квадратного окна на смежных каналах. Эта функция берет ДПФ сигнала измерения и использует энергию соответствующих интервалов вычислить смежные степени канала.

% Calculate NR ACLR
aclr = hACLRMeasurementNR(aclrParameters,txWaveform);           % Not filtered
filtAclr = hACLRMeasurementNR(aclrParameters,txFiltWaveform);   % Filtered

hACLRMeasurementNR.m функция помощника возвращает измерения ACLR в структуре с этими полями:

  • Bandwidth: пропускная способность канала сопоставлена с tmWaveform, в Герц. Это - полная пропускная способность присвоенного канала.

  • SubcarrierSpacing: интервал поднесущей сопоставлен с tmWaveform, в Герц.

  • BandwidthConfig: настройка пропускной способности передачи сопоставлена с tmWaveform, в Герц. Это - пропускная способность в пропускной способности канала, которая содержит активные поднесущие.

  • BandwidthACLR: пропускная способность, требуемая представлять 1-х и 2-х смежных поставщиков услуг; частота дискретизации, используемая внутренне для измерений ACLR, поддержит эту пропускную способность с самое большее 85%-м заполнением пропускной способности.

  • OSR: целочисленное отношение сверхдискретизации входа tmWaveform требуемый создать сигнал, способный к представлению 1-х и 2-х смежных поставщиков услуг.

  • SamplingRate: частота дискретизации внутреннего измерения сигнализирует, от которого вычисляется ACLR. Если OSR = 1, этот сигнал является входной формой волны; если OSR > 1, этот сигнал является входной формой волны, сверхдискретизированной OSR. Поэтому: aclr.SamplingRate = OSR*samplingRate.

  • CarrierFrequency: вектор из NR сосредотачивает частоты, в Герц, для смежных каналов [-2,-1,1,2].

  • SignalPowerdBm: степень, в децибелах относительно 1 мВт в 1 Оме, входа в канале NR интереса, например, в квадратном фильтре пропускной способности aclr.BandwidthConfig сосредоточенный на уровне 0 Гц.

  • ACLRdB: вектор из NR ACLRs, в децибелах относительно aclr.SignalPowerdBm, измеренный для смежных каналов [-2,-1,1,2].

Отображение результатов

hACLRResultsNR.m функция помощника отображает NR ACLR и строит спектр NR и смежные отношения утечки канала.

Не фильтрованный

Согласно Разделу TS 38.104 6.6.3.2, минимум потребовал, чтобы ACLR для проводимых измерений составил 45 дБ. Когда некоторые из этих значений ACLR ниже, чем 45 дБ, они не находятся в пределах требований.

hACLRResultsNR(aclr,txWaveform,'(not Filtered)');
            Bandwidth: 20000000
    SubcarrierSpacing: 15000
      BandwidthConfig: 19080000
        BandwidthACLR: 100000000
                  OSR: 4
         SamplingRate: 122880000
     CarrierFrequency: [-40000000 -20000000 20000000 40000000]
       SignalPowerdBm: 19.7642
               ACLRdB: [78.1435 41.6526 40.0279 79.6265]

Figure contains an axes. The axes with title NR Spectrum (not Filtered) contains 9 objects of type patch, text, line. This object represents Adjacent channels.

Figure contains an axes. The axes with title NR Adjacent Channel Leakage Ratio (not Filtered) contains 6 objects of type constantline, bar, text. This object represents Minimum required ACLR.

Фильтрованный

Эффективность улучшается, когда сгенерированная форма волны отфильтрована. Результаты ACLR с отфильтрованной формой волны выше, чем минимальное необходимое значение.

hACLRResultsNR(filtAclr,txFiltWaveform,'(Filtered)');
            Bandwidth: 20000000
    SubcarrierSpacing: 15000
      BandwidthConfig: 19080000
        BandwidthACLR: 100000000
                  OSR: 4
         SamplingRate: 122880000
     CarrierFrequency: [-40000000 -20000000 20000000 40000000]
       SignalPowerdBm: 19.6869
               ACLRdB: [78.1614 71.6984 71.6686 79.6094]

Figure contains an axes. The axes with title NR Spectrum (Filtered) contains 9 objects of type patch, text, line. This object represents Adjacent channels.

Figure contains an axes. The axes with title NR Adjacent Channel Leakage Ratio (Filtered) contains 6 objects of type constantline, bar, text. This object represents Minimum required ACLR.

Приложение

Этот пример использует следующие функции помощника и классы:

  • hACLRMeasurementNR.m

  • hACLRParametersNR.m

  • hACLRResultsNR.m

  • hNRReferenceWaveformGenerator.m

Ссылки

[1] 3GPP TS 38.104. “NR; передача радио Базовой станции (BS) и прием”. Проект Партнерства третьего поколения; Сеть радиодоступа Technical Specification Group.

Похожие темы

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте