В этом примере показано, как с помощью LTE- Toolbox™, Toolbox™ управления приборами и генератора и анализатора радиочастотных сигналов Keysight Technologies ® можно генерировать и анализировать сигнал LTE, передаваемый по воздуху.
Панель инструментов LTE может использоваться для генерации стандартных форм сигналов тестовой модели IQ нисходящей линии связи (E-TM) основной полосы частот и форм сигналов опорного канала восходящей и нисходящей линий связи (RMC). Использование панели инструментов LTE с панелью инструментов управления позволяет использовать формы сигналов LTE, созданные в MATLAB ®, с тестовым и измерительным оборудованием. Формы сигналов, созданные LTE Toolbox, могут быть модулированы для передачи с использованием генератора сигналов. Формы сигналов, полученные с помощью анализатора сигналов, могут быть проанализированы с помощью функций MATLAB и LTE Toolbox.
В этом примере инструментарий управления приборами используется для взаимодействия с генератором и анализатором радиочастотных сигналов. Сигнал E-TM, синтезированный в MATLAB с помощью LTE Toolbox, загружается в генератор сигналов Keysight Technologies N5172B для передачи по воздуху. Эфирный сигнал фиксируется с помощью анализатора сигналов Keysight Technologies N9010A и извлекается в MATLAB для анализа.
Захваченная форма сигнала может быть проанализирована с использованием LTE Toolbox, как показано в следующих примерах:
Этот пример иллюстрирует, как внешнее испытательное и измерительное оборудование может использоваться для анализа принятого сигнала; в этом случае также используется программное обеспечение KeySight Technologies Vector Signal Analysis (VSA).
Инструментарий LTE предоставляет GUI и функции, которые генерируют формы сигналов тестовой модели согласно [1]. lteTestModelTool может использоваться для конфигурирования и создания сигнала с помощью графического интерфейса пользователя.
В качестве альтернативы, функции lteTestModel и lteTestModelTool позволяют программно конфигурировать и генерировать тестовые модели LTE и IQ-сигналы основной полосы частот.
config = lteTestModel('1.1', '5MHz'); % Test Model 1.1, 5MHz bandwidth config.TotSubframes = 100; % Generate 100 subframes [waveform, tmgrid, config] = lteTestModelTool(config);
Для получения дополнительной информации о сигнале тестовой модели LTE см. сопутствующий пример генерации формы сигнала для тестовой модели нисходящей линии связи (E-TM) LTE.
Частотный спектр генерируемого сигнала во временной области, waveform, можно просмотреть с помощью Инструментарий системы DSP dsp.SpectrumAnalyzer. Как и ожидалось, полоса пропускания 5MHz сигнала хорошо видна на основной полосе частот.
% Calculate the spectral content in the LTE signal spectrumPlotTx = dsp.SpectrumAnalyzer; spectrumPlotTx.SampleRate = config.SamplingRate; spectrumPlotTx.SpectrumType = 'Power density'; spectrumPlotTx.PowerUnits = 'dBm'; spectrumPlotTx.RBWSource = 'Property'; spectrumPlotTx.RBW = 15e3; spectrumPlotTx.FrequencySpan = 'Span and center frequency'; spectrumPlotTx.Span = 7.68e6; spectrumPlotTx.CenterFrequency = 0; spectrumPlotTx.Window = 'Rectangular'; spectrumPlotTx.SpectralAverages = 10; spectrumPlotTx.YLimits = [-100 -60]; spectrumPlotTx.YLabel = 'PSD'; spectrumPlotTx.Title = 'Test Model E-TM1.1, 5 MHz Signal Spectrum'; spectrumPlotTx.ShowLegend = false; spectrumPlotTx(waveform);
Инструментарий управления приборами используется для загрузки и воспроизведения формы сигнала тестовой модели, созданной инструментарием LTE, waveform, используя генератор сигналов Keysight Technologies N5172B. Это создает сигнал RF LTE с центральной частотой 1GHz. Следует отметить, что 1GHz был выбран в качестве примера частоты и не предназначен для распознавания канала LTE.
% Download the baseband IQ waveform to the instrument. Generate the RF % signal at a center frequency of 1GHz and output power of 0dBm. power = 0; % Output power loopCount = Inf; % Number of times to loop % Configure the signal generator, download the waveform and loop rf = rfsiggen('TCPIP0::A-N5172B-50283.dhcp.mathworks.com::inst0::INSTR'); download(rf,waveform.',config.SamplingRate); start(rf,1e9,power,loopCount);
Осмотреть объект генератора ВЧ-сигналов rfsiggen (Instrument Control Toolbox) для получения более подробной информации о командах, используемых для загрузки и воспроизведения формы сигнала.
Частотный спектр РЧ сигнала, передаваемого генератором сигнала, можно просматривать с помощью анализатора спектра, настроенного на центральную частоту 1GHz. Приведенный ниже снимок экрана анализатора сигналов Keysight Technologies N9010A наглядно показывает 5MHz полосу пропускания сигнала.
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, IQDataи частота выборки, sampleRate, из анализатора сигналов, готового для анализа в MATLAB.
[IQData, sampleRate] = hCaptureIQUsingN9010A( ... 'A-N9010A-21026.dhcp.mathworks.com', config.TotSubframes*1e-3, ... 1e9, 5e6, false, 990e6, 1010e6, 200e3, 200e3);
Дополнительные сведения о входных параметрах и командах, необходимых для настройки анализатора сигналов Keysight Technologies N9010A и извлечения данных, см. в hCaptureIQUsingN9010A.m функций.
% When finished transmitting and receiving, stop the waveform output stop(rf); disconnect(rf); clear rf;
После получения данных IQ основной полосы, IQData, извлекается из анализатора сигналов в MATLAB с помощью инструментария управления приборами, пользовательская визуализация, анализ и декодирование полученного сигнала основной полосы частот могут быть немедленно выполнены для данных в MATLAB с помощью инструментария LTE, коммуникационного Toolbox™ и системного инструментария DSP. Данные также могут храниться в MAT-файле для последующего анализа в MATLAB. В этом примере данные IQ основной полосы сохраняются в файле MAT вместе с системными параметрами для использования с программным обеспечением KeySight Technologies VSA.
Следует отметить, что возвращаемая частота дискретизации от оборудования КИПиА отличается от сконфигурированной частоты дискретизации. Возвращенная частота дискретизации действительна для измерений с использованием программного обеспечения KeySight Technologies VSA, но фактическое декодирование сигнала потребует повторной дискретизации полученных данных.
% MAT file interface parameters FreqValidMax = 1.010e9; FreqValidMin = 9.90e8; InputCenter = 1e9; XDelta = 1/sampleRate; Y = IQData; % Common set with fixed values IQ = 0; InputRefImped = 50; InputZoom = 1; XDomain = 2; XStart = 0; XUnit = 'Sec'; YUnit = 'V'; % Save the variables for subsequent up-loading into VSA. save('DownlinkTestModel1p1FDD5MHz_Rx.mat', 'FreqValidMax', 'FreqValidMin',... 'IQ', 'InputCenter', 'InputRefImped', 'InputZoom', 'XDelta', ... 'XDomain', 'XStart', 'XUnit', 'Y', 'YUnit');
построение графика частотного спектра извлеченного сигнала основной полосы частот временной области; Y, использование панели инструментов системы DSP dsp.SpectrumAnalyzer объект показывает ожидаемую 5MHz занимаемую полосу пропускания с нарушениями из-за радиочастотной передачи и приема.
spectrumPlotRx = dsp.SpectrumAnalyzer; spectrumPlotRx.SampleRate = 1/XDelta; spectrumPlotRx.SpectrumType = 'Power density'; spectrumPlotRx.PowerUnits = 'dBm'; spectrumPlotRx.RBWSource = 'Property'; spectrumPlotRx.RBW = 15e3; spectrumPlotRx.FrequencySpan = 'Span and center frequency'; spectrumPlotRx.Span = 7.68e6; spectrumPlotRx.CenterFrequency = 0; spectrumPlotRx.Window = 'Rectangular'; spectrumPlotRx.SpectralAverages = 10; spectrumPlotRx.YLabel = 'PSD'; spectrumPlotRx.Title = 'Received Signal Spectrum: E-TM1.1, 5 MHz'; spectrumPlotRx.ShowLegend = false; spectrumPlotRx(Y); release(spectrumPlotRx)
Захваченная форма сигнала может быть проанализирована с использованием LTE Toolbox, как показано в следующих примерах:
Файл MAT, содержащий извлеченные данные, загружается в программное обеспечение KeySight Technologies VSA, и выполняются конкретные измерения LTE. Скриншоты интерактивных дисплеев из программного обеспечения VSA подтверждают характеристики формы сигнала E-TM1.1 тестовой модели с точки зрения занятой полосы пропускания, количества используемых блоков ресурсов на канал и сигнал, их соответствующих уровней мощности и низких значений EVM.
В этом примере используется эта вспомогательная функция.
3GPP TS 36.141 «Тестирование соответствия базовой станции (BS)»