Введение

В этом примере показано, как охарактеризовать удар ухудшений RF, таких как неустойчивость IQ, шум фазы и нелинейность усилителя мощности (УМ) на эффективности передатчика RF NR. Чтобы оценить эффективность, пример рассматривает эти измерения:

Пример работает над подкадром базисом подкадра и использует модель Simulink, чтобы выполнить эти шаги:

Модель Simulink использует 5G Toolbox и функции DSP System Toolbox™, чтобы обработать сгенерированный модулированный сигнал (шаги 1, 2, и 5-8) и использует блоки RF Blockset, чтобы смоделировать передатчик RF (шаги 3 и 4). Эта модель поддерживает Нормальный и режимы симуляции Акселератора.

Структура модели Simulink

Модель содержит три основных компонента:

modelName = 'NRModelingAndTestingRFTransmitterModel';
open_system(modelName);

Основополосная генерация NR

Блок NR Test Model 5G передает стандартно-совместимый 5G тестовая модель NR 3.1 (NR TM3.1) форма волны для частотного диапазона 1 (FR1), как задано в TS 38.141-1. Этот блок сгенерирован с помощью приложения 5G Waveform Generator. Можно получить доступ к параметрам конфигурации формы волны в пользовательских данных блока. Этот пример использует InitFcn в коллбэках Модели, чтобы сохранить структуру, доступную в пользовательских данных в переменной Base Workspace, NRInfo. Для получения дополнительной информации об этом блоке, смотрите Форму волны Из Приложения Wireless Waveform Generator.

Чтобы отобразить эффект мощного усилителя (HPA) на внеполосной спектральной эмиссии, блок FIR Interpolation сверхдискретизировал и фильтрует форму волны. При выходе блока Subsystem Передатчика RF блок FIR Decimation прореживает форму волны назад к исходной частоте дискретизации. Блок Multirate Parameters обеспечивает интерфейс, чтобы сконфигурировать параметры КИХ-блоков Интерполяции и Децимации.

Блок Multirate Parameters также предоставляет возможность включать или отключать 3GPP TS 38.141-1 тестов ACLR. Чтобы визуализировать спектральный перерост, тест ACLR сверхдискретизировал форму волны. Если Выполнение 3GPP параметр измерения ACLR блока Multirate Parameters включен, коэффициент сверхдискретизации зависит от настройки формы волны и установлен таким образом, что сгенерированный сигнал способен к представлению первых и вторых смежных каналов. Чтобы задать фактор Сверхдискретизации, отключите 3GPP тест ACLR. Сверхдискретизировавший факторный параметр задает Коэффициент интерполяции в блоке FIR Interpolation, и Децимация включают блок FIR Decimation.

Передача RF

Блок Subsystem Передатчика RF основан на архитектуре передатчика супергетеродина. Эта архитектура моделирует эффекты upconverting форма волны к несущей частоте путем охарактеризования этих компонентов RF:

В дополнение к этим компонентам этот блок Subsystem Передатчика RF также включает переменный усилитель усиления (VGA), чтобы управлять уровнем входного возврата (IBO) HPA.

set_param(modelName,'Open','off');
RFTransmitterBlock = [modelName '/RF Transmitter'];
set_param(RFTransmitterBlock,'Open','on');

Используйте блок Input Buffer, чтобы отправить одну выборку за один раз в блок Subsystem Передатчика RF.

Inport блок в блоке Subsystem Передатчика RF преобразует комплекс Simulink основополосная форма волны в среду Моделирования огибающей схемы RF Blockset. Параметр Несущих частот Inport блока задает центральную частоту несущей в области RF Blockset. Блок Outport преобразует сигнал RF Blockset назад в основную полосу комплекса Simulink.

Можно сконфигурировать компоненты Передатчика RF с помощью маски блока Subsystem Передатчика RF.

Модели блока Subsystem Передатчика RF типичные ухудшения, включая:

Прежде, чем отправить выборки на блок Decode Subframe, Буфер вывода (после Передатчика RF) буферизует все выборки в подкадре.

Использование буферов в модели генерирует задержки. Когда длительность задержки эквивалентна передаче подкадра, блок Decode Subframe не демодулирует первый подкадр.

Основополосный прием NR и измерения

Блок Decode Subframe выполняет демодуляцию OFDM полученного подкадра, оценку канала и эквализацию, чтобы восстановить и построить символы PDSCH в Схеме Созвездия. Этот блок также составляет в среднем EVM в зависимости от времени и частоту и строит эти значения:

Согласно TS 38.141-1, не все символы PDSCH рассматриваются для оценки EVM. Используя RNTI, помощник функционирует hListTargetPDSCHs выбирает целевые символы PDSCH, чтобы анализировать.

Блок Spectrum Analyzer обеспечивает измерения частотного диапазона, такие как ACLR (называемый ACPR) и занимаемая полоса. Если вы отключаете Выполнение 3GPP параметр измерения ACLR блока Multirate Parameters, можно выбрать фактор сверхдискретизации, и блок Spectrum Analyzer измеряет занимаемую полосу.

Второй блок Spectrum Analyzer, названный CCDF и PAPR, соединенным во входе блока HPA, изображает CCDF и измерения PAPR.

Блок Decode Subframe отбрасывает первый полученный подкадр (1 мс) из-за обработки задержек. Поэтому, чтобы принять один кадр, необходимо симулировать 11 мс для FDD (10 мс для системы координат плюс 1 мс в течение первоначально отброшенного периода подкадра). Если время симуляции более длинно, чем 11 мс, блок NR Test Model 5G циклически передает тот же кадр NR.

Эффект нелинейности усилителя мощности

Чтобы охарактеризовать удар нелинейности HPA в EVM и оценках ACLR, можно измерить модуляцию от амплитуды к амплитуде (AM) HPA. AM относится к уровням выходной мощности в терминах уровней входной мощности. Функция помощника hPlotHPACurve отображает характеристику AM HPA, выбранного для этой модели.

hPlotHPACurve();
figHPA = gcf;

P1dB является степенью в точке сжатия на 1 дБ и обычно используется в качестве ссылки при выборе уровня IBO HPA. Вы видите удар HPA на передатчик RF путем анализа EVM и результатов ACLR для различных рабочих точек HPA. Например, сравните случай когда IBO = 14 дБ, соответствуя HPA, действующему в линейной области, со случаем когда IBO = 2 дБ, соответствуя HPA, действующему в полном насыщении. Усиление VGA управляет уровнем IBO. Чтобы сохранить VGA линейным поведением, выберите значения усиления ниже, чем 20 дБ.

set_param(RFTransmitterBlock,'vgaGain','0');
sim(modelName);

Согласно TS 38.104, минимум потребовал, чтобы ACLR для проводимых измерений составил 45 дБ, и максимум потребовал EVM, когда созвездие 64-QAM, 8%. Когда значения ACLR выше, чем 45 дБ, и полный EVM, который составляет приблизительно 1,2%, ниже, чем 8%, оба измерения находятся в пределах требований.

set_param(RFTransmitterBlock,'vgaGain','12');
sim(modelName);

% Restore to default parameters
set_param(RFTransmitterBlock,'vgaGain','0');

По сравнению с предыдущим случаем искажена схема созвездия, и спектральный перерост выше. В терминах измерений первый смежный канал ACLR не находится в пределах требований TS 38.104 и полного EVM, который составляет приблизительно 3%, выше, чем в предыдущем случае.

Итоговое и дальнейшее исследование

Этот пример демонстрирует, как смоделировать и протестировать передатчик RF NR в Simulink. Передатчик RF состоит из модулятора IQ, полосового фильтра и усилителей. Чтобы оценить эффективность, модель Simulink рассматривает ACLR и измерения EVM. Пример подсвечивает эффект нелинейности HPA на эффективности Передатчика RF. Можно исследовать удар изменения других ухудшений также. Например:

Передатчик RF сконфигурирован, чтобы работать с текущими параметрами формы волны NR-TM, выбранными в блоке NR Test Model 5G и с несущей, сосредоточенной на уровне 2 140 МГц (FR1). Если вы изменяете Центральную частоту (МГц) параметр блока Subsystem Передатчика RF или настройка формы волны блока NR Test Model 5G, проверяйте, необходимо ли обновить параметры компонентов Передатчика RF и КИХ-фильтров, когда эти параметры приняты за работу с текущей настройкой в качестве примера. Например, изменение в несущей частоте требует пересмотра частот Полосы пропускания и параметров частот Полосы задерживания блока Bandpass Filter в Передатчике RF. Если вы выбираете полосу пропускания шире, чем 20 МГц, проверяйте, необходимо ли обновить длительность Импульсной характеристики и смещение частоты шума Фазы (Гц) параметры блока IQ Modulator (RF Blockset). Смещение шума фазы определяет нижний предел длительности импульсной характеристики. Если разрешение смещения частоты шума фазы высоко на данное время импульсной характеристики, предупреждающее сообщение появляется, задавая минимальную длительность, подходящую для необходимого разрешения.

Можно использовать этот пример в качестве базиса для тестирования форм волны NR-TM для различных настроек RF. Можно попытаться заменить блок Subsystem Передатчика RF другой подсистемой RF и затем сконфигурировать модель соответственно.

Чтобы использовать различную форму волны NR-TM, откройте приложение 5G Waveform Generator, выберите настройку NR-TM и экспортируйте новый блок. Для получения дополнительной информации о том, как сгенерировать и использовать этот блок, видит, Генерируют Беспроводную Форму волны в Simulink Используя Сгенерированный Приложением Блок.

Ссылки