Этот пример показывает, как беспроводная форма волны LTE может быть сгенерирована и проанализирована с помощью LTE Toolbox™, Instrument Control Toolbox™ и генератора и анализатора сигнала Keysight Technologies ® RF.
LTE Toolbox может использоваться, чтобы сгенерировать стандартные формы экспериментальной модели базовой полосы и IQ нисходящей линии связи (E-TM) и формы волны восходящей линии связи и нисходящего опорного канала измерения (RMC). Использование LTE Toolbox с Instrument Control Toolbox позволяет использовать формы LTE, созданные в MATLAB ®, с оборудованием тестирования и измерения. Формы волны, созданные LTE Toolbox, могут быть модулированы для передачи с помощью генератора сигналов. Формы волны, захваченные с помощью анализатора сигналов, могут быть проанализированы с помощью функций MATLAB и LTE Toolbox.
В этом примере Instrument Control Toolbox используется для взаимодействия с генератором радиочастотного сигнала и анализатором. Сигнал E-TM, синтезированный в MATLAB с помощью LTE Toolbox, загружается на генератор сигнала N5172B Keysight Technologies для беспроводной передачи. Беспроводной сигнал захватывается с помощью анализатора сигналов N9010A Keysight Technologies и извлекается в MATLAB для анализа.
Захваченная форма волны может быть проанализирована с помощью LTE Toolbox, как показано в следующих примерах:
Этот пример иллюстрирует, как внешнее тестовое и измерительное оборудование может использоваться для анализа принятой формы волны; в этом случае также используется программное обеспечение Keysight Technologies Vector Signal Analysis (VSA).
LTE Toolbox обеспечивает GUI и функции, которые генерируют сигналы экспериментальной модели согласно [1]. lteTestModelTool может использоваться для настройки и создания сигнала с помощью графический интерфейс пользователя.
Кроме того, функции lteTestModel и lteTestModelTool разрешить программное строение и генерацию экспериментальных моделей LTE и сигналов IQ 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 экспериментальной модели LTE обратитесь к сопроводительному примеру LTE Nownlink Экспериментальная Модель (E-TM) Генерация Сигналов.
Частотный спектр сгенерированной волны временной области, waveform, можно просмотреть с помощью DSP System Toolbox dsp.SpectrumAnalyzer. Как ожидалось, полоса пропускания 5MHz сигнала четко видна в 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);
Instrument Control Toolbox используется для загрузки и воспроизведения экспериментальной модели волны, созданной LTE Toolbox, waveform, с использованием генератора сигналов N5172B Keysight Technologies. Это создает RF сигнал LTE с центральной частотой 1GHz. Обратите внимание, 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);
Осмотрите объект генератора радиочастотного сигнала rfsiggen (Instrument Control Toolbox) для получения дополнительной информации о командах, используемых для загрузки и воспроизведения формы волны.
Частотный спектр РЧ сигнала, переданный генератором сигнала, можно просмотреть с помощью спектрального анализатора, настроенного на центральную частоту 1GHz. Захват экрана ниже, с анализатора сигналов N9010A Keysight Technologies, четко показывает 5MHz пропускную способность сигнала.
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 helper hCaptureIQUsingN9010A.m извлекает данные IQ основной полосы частот, IQData, и частоту дискретизации, sampleRate, от анализатора сигналов, готового к анализу в MATLAB.
[IQData, sampleRate] = hCaptureIQUsingN9010A( ... 'A-N9010A-21026.dhcp.mathworks.com', config.TotSubframes*1e-3, ... 1e9, 5e6, false, 990e6, 1010e6, 200e3, 200e3);
Смотрите hCaptureIQUsingN9010A.m функции для получения дополнительной информации о параметрах входа и командах, необходимых для настройки анализатора сигналов N9010A Keysight Technologies и извлечения данных.
% When finished transmitting and receiving, stop the waveform output stop(rf); disconnect(rf); clear rf;
После того, как захваченные данные IQ основной полосы частот, IQData, получают из анализатора сигналов в MATLAB с помощью Instrument Control Toolbox, пользовательскую визуализацию, анализ и декодирование полученного сгенерированного модулированного сигнала может быть немедленно выполнен на данных в MATLAB с помощью LTE Toolbox, Communications Toolbox™ и DSP System Toolbox. Данные также могут храниться в файле MAT для анализа после постданных в MATLAB. В этом примере данные baseband IQ хранятся в файле MAT вместе с системными параметрами для использования с программным обеспечением Keysight Technologies VSA.
Обратите внимание, что возвращенная частота дискретизации оборудования инструментирования отличается от заданной частоты дискретизации. Возвращенная частота дискретизации действительна для измерений, использующих программное обеспечение 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 извлеченной формы волны основной полосы частот во временной области, Y, с использованием DSP System Toolbox dsp.SpectrumAnalyzer объект показывает ожидаемую 5MHz занимаемую полосу с нарушениями из-за передачи и приема RF.
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 волны может быть проанализирована с помощью LTE Toolbox, как показано в следующих примерах:
Файл MAT, содержащий извлеченные данные, загружается в программное обеспечение Keysight Technologies VSA, и выполняется специфическое измерение LTE. Снимки экрана интерактивных отображений из программного обеспечения VSA подтверждают характеристики формы волны E-TM1.1 экспериментальной модели с точки зрения занимаемой полосы, количества используемых ресурсных блоков на канал и сигнал, их соответствующих уровней степени и низких значений EVM.
Этот пример использует эту вспомогательную функцию.
3GPP TS 36.141 «Соответствие базовой станции (BS) проверки»
