Этот пример показывает, как измерить смежное отношение утечки канала (ACLR) для 5G НОМЕР экспериментальных моделей (НОМЕР ТМ) в частотном диапазоне 1 (FR1) и использовании FR2 5G Toolbox™.
ACLR представляет собой отношение отфильтрованной средней мощности, центрированной на назначенной частоте канала, к отфильтрованной средней мощности, центрированной на частоте соседнего канала. Этот пример выполняет измерения ACLR для формы сигнала NR нисходящей линии связи, как определено в TS 38.104, раздел 6.6.3. Чтобы смоделировать эффект внеполосных спектральных излучений, пример применяет повторный рост спектра к избыточно дискретизированной форме сигнала с использованием модели усилителя высокой мощности (HPA).
Используйте класс MATLAB hNRefsWaveformGenerator для генерации 5G NR-TM для FR1 и FR2. Можно создать формы сигналов NR-TM, указав следующие параметры:
Имя NR-TM
Полоса пропускания канала
Интервал между поднесущими
Дуплексный режим
Для получения дополнительной информации посмотрите 5G НОМЕР ТМ и примера Поколения Формы волны 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);
Связанная сетка ресурсов PRB (вверху) отображает распределение различных компонентов (PDCCH, PDSCH, CORESET и SS Burst) в каждом BWP. Сетка не строит амплитуду сигналов только для местоположения сигнала в сетке.
Сети ресурсов конкретных несущих SCS (средняя) вместе с минимальными полосами пропускания, выровненными относительно общей полосы пропускания канала.
Сетка ресурсов поднесущих (нижняя) указывает уровни амплитуды генерируемого сигнала. Если показан только один цвет, все компоненты имеют одинаковую амплитуду.
Вспомогательная функция hACLRParametersNR.m вычисляет параметры, необходимые для измерения ACLR.
Функция определяет требуемую избыточную выборку. Если частота дискретизации формы входного сигнала (samplingRate) недостаточно для охвата всей полосы пропускания (aclr.BandwidthACLR) соседних каналов (что позволяет использовать не более 85% пропускной способности), для вычислений ACLR можно использовать увеличенную версию формы сигнала. Коэффициент повышения дискретизации - aclr.OSR.
aclrParameters = hACLRParametersNR(tmWaveGen.Config); disp(aclrParameters);
Bandwidth: 20000000
SubcarrierSpacing: 15000
BandwidthConfig: 19080000
BandwidthACLR: 100000000
OSR: 4
SamplingRate: 122880000
Генерируемая форма сигнала не имеет фильтрации, поэтому существуют значительные внеполосные спектральные излучения вследствие неявного формирования прямоугольных импульсов в OFDM-модуляции (каждая OFDM-поднесущая имеет форму sinc в частотной области). Фильтрация сигнала улучшает характеристики ACLR.
Спроектируйте фильтр с переходной полосой, которая начинается на границе занятой полосы пропускания передачи (aclr.BandwidthConfig) и останавливается на краю общей полосы пропускания канала (aclr.Bandwidth). Этот фильтр не включает изменения скорости, он просто формирует спектр в пределах исходной полосы частот сигнала.
% 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);
Для создания сигнала, способного представлять 1-ю и 2-ю смежные несущие, например, для представления aclr.BandwidthACLR при заполненности полосы пропускания не более 85% избыточная выборка формы сигнала NR. После избыточной дискретизации сигнала используйте модель HPA для генерации внеполосных искажений. Например, для моделирования поведения HPA можно использовать метод Rapp, который широко используется в беспроводных приложениях для генерации искажений AM/AM. В MATLAB ® для моделирования метода Rapp можно использовать объект нелинейности без памяти. Чтобы выделить влияние фильтрации на измерения ACLR, примените избыточную выборку и нелинейность HPA сначала к отфильтрованному сигналу NR, а 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
Вспомогательная функция hACLRMeasedNR.m измеряет ACLR NR с помощью квадратного окна на соседних каналах. Эта функция принимает ДПФ измерительного сигнала и использует энергию соответствующих бункеров для вычисления мощности соседнего канала.
% Calculate NR ACLR aclr = hACLRMeasurementNR(aclrParameters,txWaveform); % Not filtered filtAclr = hACLRMeasurementNR(aclrParameters,txFiltWaveform); % Filtered
hACLRMeasurementNR.m вспомогательная функция возвращает измерения ACLR в структуре со следующими полями:
Bandwidth: полоса пропускания канала, связанная с tmWaveform, в Герце. Это общая полоса пропускания назначенного канала.
SubcarrierSpacing: интервал между поднесущими, связанный с tmWaveform, в Герце.
BandwidthConfig: конфигурация полосы пропускания передачи, связанная с tmWaveform, в Герце. Это полоса пропускания в пределах полосы пропускания канала, которая содержит активные поднесущие.
BandwidthACLRпропускная способность, необходимая для представления 1-й и 2-й смежных несущих; частота дискретизации, используемая внутри для измерений ACLR, будет поддерживать эту полосу пропускания с заполненностью не более 85% полосы пропускания.
OSR: целочисленный коэффициент избыточной дискретизации входного сигнала tmWaveform требуется для создания сигнала, способного представлять 1-ю и 2-ю смежные несущие.
SamplingRateЧастота дискретизации внутреннего измерительного сигнала, на основе которого рассчитывается ACLR. Если OSR = 1этот сигнал является входной формой сигнала; если OSR > 1, этот сигнал является входной формой сигнала, увеличенной на OSR. Поэтому: aclr.SamplingRate = OSR*samplingRate.
CarrierFrequencyВектор центральных частот NR в Герце для смежных каналов [-2, -1,1,2].
SignalPowerdBmМощность, в децибелах относительно 1 мВт в 1 Ом, входа в представляющем интерес канале NR, например, в квадратном фильтре полосы пропускания aclr.BandwidthConfig с центром при 0 Гц.
ACLRdBВектор NR ACLR, в децибелах относительно aclr.SignalPowerdBm, измеренное для соседних каналов [-2, -1,1,2].
Вспомогательная функция hACLRRes.NR.m отображает ACLR NR и строит график спектра NR и отношения утечек соседних каналов.
В соответствии с TS 38.104 раздел 6.6.3.2 минимальный необходимый ACLR для проводимых измерений составляет 45 дБ. Поскольку некоторые из этих значений ACLR ниже 45 дБ, они не подпадают под требования.
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]
Рабочие характеристики улучшаются, когда генерируемый сигнал фильтруется. Результаты ACLR с отфильтрованной формой сигнала выше минимального требуемого значения.
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]
В этом примере используются следующие вспомогательные функции и классы:
hACLRMeasurementNR.m
hACLRParametersNR.m
hACLRResultsNR.m
hNRReferenceWaveformGenerator.m
[1] 3GPP TS 38.104. "НР; радиопередача и прием базовой станции (BS). "Проект партнерства 3-го поколения; Техническая спецификация на сеть радиодоступа группы.