Введение

ACLR является отношением фильтрованной средней степени, центрированной на назначенной частоте канала, к фильтрованной средней степени, центрированной на соседней частоте канала. Этот пример выполняет измерения ACLR для нисходящей формы волны NR, как определено в разделе 6.6.3 TS 38.104. Чтобы смоделировать эффект внеполосных спектральных выбросов, пример применяет спектральное возрождение на избыточно усиленной форме волны с помощью модели усилителя высокой степени (HPA).

Сгенерируйте сигнал NR-TM

Используйте MATLAB class hNRReferenceWaveformGenerator, чтобы сгенерировать 5G NR-TM для FR1 и FR2. Можно сгенерировать формы волны NR-TM, задав эти параметры:

Для получения дополнительной информации смотрите пример 5G NR-TM и FRC Waveform Generation.

% 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);
sampling Rate = tm Wave Info. Info. Sampling Rate;   % Waveform sampling rate (Hz)

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

Отображение результатов

Вычисление параметров ACLR

Вспомогательная функция hACLRParametersNR.m вычисляет параметры, необходимые для измерения ACLR.

Функция определяет необходимую избыточную дискретизацию. Если скорость дискретизации формы входа (samplingRate) недостаточно для охвата всей полосы пропускания (aclr.BandwidthACLR) из смежных каналов (разрешающих заполнение полосы пропускания не более 85%) можно использовать расширенную версию формы волны для вычислений ACLR. Коэффициент усиления дискретизации aclr.OSR.

aclrParameters = hACLRParametersNR(tmWaveGen.Config);
disp(aclrParameters);

            Bandwidth: 20000000
    SubcarrierSpacing: 15000
      BandwidthConfig: 19080000
        BandwidthACLR: 100000000
                  OSR: 4
         SamplingRate: 122880000

Фильтруйте форму волны, чтобы улучшить ACLR

Сгенерированная форма волны не имеет фильтрации, поэтому существуют значительные внеполосные спектральные выбросы из-за неявного прямоугольного формирования импульса в модуляции OFDM (каждая поднесущая OFDM имеет форму синуса в частотный диапазон). Фильтрация формы волны улучшает эффективность ACLR.

Создайте фильтр с переходным диапазоном, который начинается с ребра занятой полосы пропускания передачи (aclr.BandwidthConfig) и останавливается на краю общей полосы пропускания канала (aclr.Bandwidth). Этот фильтр не включает изменение скорости, он просто формирует спектр в пределах исходной полосы пропускания 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);

Модель избыточной дискретизации и нелинейности HPA

Чтобы создать сигнал, способный представлять 1-ю и 2-ю смежные несущие, например, чтобы представлять aclr.BandwidthACLR с заполнением полосы пропускания не более 85%, переопределите форму волны NR. После избыточной дискретизации сигнала используйте модель HPA, чтобы сгенерировать внеполосное искажение. Для примера, чтобы симулировать поведение HPA, можно использовать метод Rapp, который широко используется в беспроводных приложениях, чтобы сгенерировать искажения AM/AM. В MATLAB ® можно использовать объект Memoryless Nonlinearity для моделирования метода Rapp. Чтобы выделить влияние фильтрации на измерения ACLR, примените избыточную дискретизацию и нелинейности HPA сначала к фильтрованному NR сигналу, а затем к тому же NR сигналу 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

Вычисление NR ACLR

Вспомогательная функция hACLRMeasurementNR.m измеряет ACLR NR с помощью квадратного окна на смежных каналах. Эта функция принимает ДПФ сигнала измерения и использует энергию соответствующих интервалов для вычисления степеней смежного канала.

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

The hACLRMeasurementNR.m Функция helper возвращает измерения ACLR в структуре с этими полями:

Отображение результатов

Вспомогательная функция hACLRResultsNR.m отображает ACLR NR и строит графики спектра NR и коэффициентов утечек смежных каналов.

Не отфильтровано

В соответствии с ТС 38.104, раздел 6.6.3.2, минимальный необходимый ACLR для проведенных измерений составляет 45 дБ. Поскольку некоторые из этих значений ACLR ниже 45 дБ, они не соответствуют требованиям.

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]

Фильтрованный

При фильтрации сгенерированной формы волны эффективности улучшается. Результаты ACLR с отфильтрованной формой волны выше минимального необходимого 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]

Приложение

В этом примере используются следующие вспомогательные функции и классы: