Этот пример показывает, как беспроводная форма волны LTE может быть захвачена и проанализирована с помощью LTE Toolbox™, оборудования Instrument Control Toolbox™ и анализатора радиочастотного сигнала.
LTE Toolbox может использоваться, чтобы выполнить как совместимое со стандартом, так и пользовательское декодирование и анализ сигналов LTE основной полосы частот. Использование LTE Toolbox с Instrument Control Toolbox позволяет захватывать формы волны с помощью тестового и измерительного оборудования и принимать в MATLAB ® для визуализации, анализа и декодирования.
В этом примере Instrument Control Toolbox используется для захвата беспроводного сигнала LTE с помощью анализатора сигнала N9010A Keysight Technologies ® и извлечения его в MATLAB для анализа. Беспроводной сигнал генерируется с помощью генератора N5172B сигналов Keysight Technologies.
В этом примере захваченная форма волны анализируется путем выполнения двух измерений с использованием LTE Toolbox:
Степень утечек в смежном канале: ACLR используется как мера величины утечки степени в смежные каналы и определяется как отношение фильтрованной средней степени, центрированной на заданной частоте канала, к фильтрованной средней степени, центрированной на смежной частоте канала. Более подробное объяснение см. в разделе Измерение коэффициента Степени утечек смежных каналов LTE (ACLR).
PDSCH Векторная величина ошибки: EVM является мерой различия между идеальными символами и измеренными символами после эквализации. Более подробное объяснение см. в измерении величины вектора ошибок PDSCH (EVM)».
LTE Toolbox может использоваться для генерации стандартных или пользовательских сигналов основной полосы частот IQ. Генерация сигналов с помощью LTE Toolbox с тестовым и измерительным оборудованием демонстрирует, как сгенерировать беспроводную форму LTE с помощью LTE Toolbox и генератора сигналов Keysight Technologies.
В этом примере Keysight Technologies N7624B Signal Studio и генератор N5172B сигнала используются, чтобы сгенерировать совместимую со стандартом РЧ LTE нисходящую форму волны на 1GHz центральной частоте. Обратите внимание, 1GHz выбран в качестве примера частоты и не предназначен для распознавания канала LTE.
Сигнал 5MHz FDD R.6 Ссылки 40 мс (RMC) генерируется и закольцовывается для захвата. Повторные передачи HARQ отключаются, чтобы упростить синхронизацию в приемнике, и OCNG позволяет заполнять неиспользованные ресурсные элементы, чтобы сохранить степень сигнала постоянной.
Для анализа принятой формы волны должен быть известен ряд системных параметров. В качестве стандартной формы сигнала RMC захватывается lteRMCDL используется для генерации структуры строения для R.6 RMC. Это обеспечивает параметры, необходимые для анализа, такие как шумовая полоса сигнала, строение нисходящего управления и распределение ресурсов. Альтернативно, эти параметры могут быть получены посредством слепого декодирования, как показано в Cell Search, 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, вычисляются с помощью вспомогательной функции hACLRParameters.m
Определите пропускную способность измерения - область значений пропускной способности измерения должен охватывать два соседних канала E-UTRA с той же шириной полосы, что и сигнал, и два 5MHz канала UTRA, как указано в TS 36.104 Таблица 6.6.2.1-1
Определите параметры UTRA - скорости чипов UTRA и полосы пропускания
% Calculate ACLR measurement parameters
[aclr, nRC, R_C, BWUTRA] = hACLRParameters(rmc);
Для анализа беспроводной передачи в MATLAB, Instrument Control Toolbox используется, чтобы сконфигурировать анализатор сигналов N9010A Keysight Technologies и собрать данные IQ основной полосы частот. Функция hCaptureIQUsingN9010A.m помощника извлекает данные IQ основной полосы частот и частоту дискретизации захвата из анализатора сигналов, готовые к анализу в MATLAB. Обратите внимание, что 40 подкадров захвачены для анализа.
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);
Смотрите hCaptureIQUsingN9010A.m функции для получения дополнительной информации о параметрах входа и командах, необходимых для настройки анализатора сигналов N9010A Keysight Technologies и извлечения данных.
Построение графика частотного спектра извлеченной волны временного интервала основной полосы частот с помощью DSP System Toolbox™ dsp.SpectrumAnalyzer показывает ожидаемую LTE 5 МГц занимаемую полосу и смежные полосы, необходимые для измерения ACLR, с нарушениями из-за передачи и приема RF.
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);
E-UTRA и UTRA ACLR захваченной формы волны измеряют с помощью вспомогательных функций h ACLRM easurement EUTRA. m и h ACLRM easurement UTRA. m. Пример измерения коэффициента Степени утечек соседнего канала LTE (ACLR) описывает измерения E-UTRA и UTRA более подробно. Фильтр, используемый в передатчике, влияет на эффективность ACLR, поэтому, оптимизируя фильтр передающей стороны, могут быть сделаны 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 волны, используемая выше для измерения ACLR, также содержит смежные полосы, которые не требуются для измерения EVM. Таким образом, форма волны повторно дискретизируется со скоростью дискретизации модулятора OFDM, который будет использоваться для демодуляции принимаемого сигнала, и синхронизируется с контуром первой системы координат, чтобы обеспечить демодуляцию 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 значение EVM принятых символов PDSCH измеряется с помощью вспомогательной функции hPDSCHEVM.m. Пример измерения величины вектора ошибок PDSCH (EVM) демонстрирует стандартизированное измерение EVM согласно TS 36.104, приложение E [1]. Обратите внимание, что вспомогательная функция hPDSCHEVM.m может также измерить формы волны EVM экспериментальной модели (E-TM), такие как сгенерированные в генерации и передаче сигналов с помощью LTE Toolbox с тестовым и измерительным оборудованием.
В этом примере устройство оценки канала сконфигурировано для оценки канала, изменяющегося во времени и частоте, когда анализируется захват беспроводного сигнала. Консервативное окно усреднения пилот-сигнала 9 на 9 используется во времени и частоте, чтобы уменьшить влияние 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 полученной формы волны отображается в командном окне. Также производится ряд графиков:
EVM от символа OFDM
EVM от поднесущей
EVM от ресурсного блока
EVM от символа OFDM и поднесущей (т.е. ресурсная сетка 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%
Этот пример использует следующие вспомогательные функции:
3GPP TS 36.104 «Радиопередача и прием базовой станции (BS)»