В этом примере показано, как сигнал LTE, передаваемый по воздуху, может быть зафиксирован и проанализирован с использованием Toolbox™ LTE, Toolbox™ управления приборами и аппаратных средств анализатора радиочастотного сигнала.
Панель инструментов LTE может использоваться для выполнения как стандартного, так и пользовательского декодирования и анализа сигналов LTE основной полосы частот. Использование панели инструментов LTE с панелью инструментов для управления приборами позволяет фиксировать формы сигналов с помощью тестового и измерительного оборудования и принимать их в MATLAB ® для визуализации, анализа и декодирования.
В этом примере инструментарий управления приборами используется для захвата сигнала LTE, передаваемого по воздуху, с помощью анализатора сигналов Keysight Technologies ® N9010A и извлечения его в MATLAB для анализа. Эфирный сигнал генерируется с помощью генератора сигналов Keysight Technologies N5172B.
В этом примере захваченная форма сигнала анализируется путем выполнения двух измерений с использованием LTE Toolbox:
Коэффициент мощности утечки соседнего канала: ACLR используется как мера величины мощности, просачивающейся в соседние каналы, и определяется как отношение отфильтрованной средней мощности, центрированной на заданной частоте канала, к отфильтрованной средней мощности, центрированной на частоте соседнего канала. Для получения более подробной информации см. Измерение коэффициента мощности утечки по соседнему каналу LTE (ACLR).
Величина вектора ошибок PDSCH: EVM является мерой разности между идеальными символами и измеренными символами после выравнивания. Более подробное объяснение см. в разделе Измерение величины вектора ошибок PDSCH (EVM).
Панель инструментов LTE может использоваться для генерации стандартных или пользовательских форм IQ-сигналов основной полосы частот. Генерация и передача сигналов с использованием LTE Toolbox с испытательным и измерительным оборудованием демонстрирует, как генерировать сигнал LTE с помощью LTE Toolbox и генератора сигналов Keysight Technologies.
В этом примере Keysight Technologies N7624B Signal Studio и генератор сигнала N5172B используются для генерации стандартной формы сигнала RF LTE нисходящей линии связи на 1GHz центральной частоте. Примечание 1GHz выбрано в качестве примера частоты и не предназначено для распознавания канала LTE.
40 мс 5 МГц FDD R.6 форма волны Reference Measurement Channel (RMC) произведены и закреплены петлей для захвата. Повторные передачи HARQ выключаются для упрощения синхронизации в приемнике, и OCNG получает возможность заполнять неиспользуемые элементы ресурсов для поддержания постоянной мощности сигнала.
Для анализа принятого сигнала должен быть известен ряд параметров системы. В качестве стандартной формы сигнала RMC захватывается lteRMCDL используется для создания структуры конфигурации для RMC R.6. Это обеспечивает параметры, необходимые для анализа, такие как полоса пропускания сигнала, конфигурация управления нисходящей линии связи и распределение ресурсов. Альтернативно, эти параметры могут быть получены посредством слепого декодирования, как показано в поиске ячеек, MIB и SIB1 Recovery.
% 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;
Параметры, необходимые для измерения ACLR, рассчитываются с помощью вспомогательной функции hACLRParameters.m.
Определите пропускную способность измерения - диапазон пропускной способности измерения должен покрыть два электронных-UTRA смежных канала той же пропускной способности как сигнал и два канала UTRA на 5 МГц, как дано таблицей 6.6.2.1-1 TS 36.104
Определение параметров UTRA - Скорости и полосы пропускания чипов UTRA
% Calculate ACLR measurement parameters
[aclr, nRC, R_C, BWUTRA] = hACLRParameters(rmc);
Для анализа передачи по воздуху в MATLAB используется инструментарий управления приборами для настройки анализатора сигналов Keysight Technologies N9010A и сбора данных IQ основной полосы частот. Вспомогательная функция hCaptureIQUsingN9010A.m извлекает данные IQ основной полосы и частоту выборки захвата из анализатора сигнала, готового для анализа в MATLAB. Обратите внимание, что для анализа захватывается 40 подкадров.
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);
Дополнительные сведения о входных параметрах и командах, необходимых для настройки анализатора сигналов Keysight Technologies N9010A и извлечения данных, см. в hCaptureIQUsingN9010A.m функций.
Построение графика частотного спектра полученного сигнала основной полосы частот временной области с использованием системы DSP Toolbox™ dsp.SpectrumAnalyzer показывает ожидаемую занимаемую полосу пропускания LTE 5 МГц и смежные полосы, необходимые для измерения ACLR, с нарушениями из-за радиочастотной передачи 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);
Электронное-UTRA и UTRA ACLR захваченной формы волны измеряются, используя функции помощника hACLRMeasurementEUTRA.m и hACLRMeasurementUTRA.m. Более подробно измерения E-UTRA и UTRA описаны в примере измерения коэффициента мощности утечки по соседнему каналу LTE (ACLR). Фильтр, используемый в передатчике, влияет на характеристики ACLR, поэтому за счет оптимизации фильтра на стороне передачи можно внести улучшения в 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]
Форма сигнала, используемая выше для измерения ACLR, также содержит соседние полосы, которые не требуются для измерения EVM. Таким образом, сигнал повторно дискретизируется по частоте дискретизации модулятора OFDM, который будет использоваться для демодуляции принятого сигнала, и синхронизируется с первой границей кадра, чтобы обеспечить возможность демодуляции 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)));
Среднее EVM принятых символов PDSCH измеряется с использованием вспомогательной функции hPDSCHEVM.m. Пример измерения вектора ошибок PDSCH (EVM) демонстрирует стандартное измерение EVM согласно TS 36.104, приложение E [1]. Следует отметить, что вспомогательная функция hPDSCHEVM.m может также измерять EVM форм сигналов тестовой модели (E-TM), например, генерируемых при генерации и передаче сигналов с использованием LTE Toolbox с испытательным и измерительным оборудованием.
В этом примере блок оценки канала сконфигурирован так, чтобы оценивать изменяющийся во времени и частоте канал, как анализируется захват эфирного сигнала. Консервативное окно усреднения пилот-сигнала 9 на 9 используется во времени и частоте для уменьшения влияния шума на оценки пилот-сигнала во время оценки канала.
cec.PilotAverage = 'UserDefined'; cec.FreqWindow = 9; cec.TimeWindow = 9; cec.InterpType = 'cubic'; cec.InterpWinSize = 3; cec.InterpWindow = 'Causal';
Среднее значение EVM для принятого сигнала отображается в окне команд. Также производится ряд участков:
EVM в сравнении с символом OFDM
EVM в сравнении с поднесущей
EVM в сравнении с блоком ресурсов
EVM в сравнении с символом OFDM и поднесущей (т.е. сеткой ресурсов 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%
В этом примере используются следующие вспомогательные функции:
3GPP TS 36.104 «Радиопередача и прием базовой станции (BS)»