LTE上行EVM和带内排放测量

EVM是基于接收信号星座误差作为分配资源块的理想接收波形与实测波形的差值来计算的。带内发射定义为未分配资源块(RB)中的用户设备(UE)输出功率与已分配资源块中UE输出功率的比值。LTE System Toolbox™可以测量EVM和带内排放。

通过这些测量，您可以评估接收信号和传输信道的质量。这些测量是评估LTE发射机质量的关键，包括RF和模拟组件造成的任何损害。

这个例子展示了使用LTE系统工具箱在上行信号上执行EVM和频带内发射的五个步骤，每个TS 36.101附件F[1]。

上行传输信号生成

终端传输波形是使用参考测量信道(RMC)和随机物理上行共享信道(PUSCH)数据创建的。为了产生波形，我们使用lteRMCULToolLTE System Toolbox的app，如图1所示。我们设置了适当的参数，例如参考通道标识符和冗余版本(RV)序列。然后我们为传输输出波形、资源网格和RMC配置提供变量名。最后，我们点击生成波形．

或者，我们使用MATLAB^®函数lteRMCUL首先为特定于给定固定参考通道(FRC)的给定UE设置创建配置结构。这个结构与lteRMCULTool函数和随机PUSCH数据生成波形和资源网格。下面四行MATLAB代码执行这些操作，并允许直接访问自定义参考波形:

frc = lteRMCUL (“A3-1”）;% UE配置，一个TS36.101 FRCfrc.PUSCH.RVSeq = 0;%冗余版本data = randi([0 1]， frc.PUSCH.TrBlkSizes(1)， 1);%创建随机PUSCH数据[txWaveform, txGrid] = lteRMCULTool(frc, data);% UE发射波形产生

损害及噪音建模

在实际情况下，该信号通常馈给射频电路进行放大、上转换和空中传输。这一步通常会由于放大器、调制器等的不完善而导致信号质量的降低，这就是为什么在这一步之后测量信号EVM是至关重要的。

此时，我们在传输波形中添加损害来模拟被测设备。例如，我们在模型中引入缺陷:

• 1.2%发射EVM模型与加性噪声
• 33赫兹频偏
• 一个常数0.01 - 0.005j I/Q不平衡补偿

下面的MATLAB脚本演示了如何使用LTE系统工具箱函数轻松添加这些类型的缺陷。

模型传输带有附加噪声的EVM信息= lteSCFDMAInfo (frc);%从FRC结构中获得FFT长度txEVMpc = 1.2;%设置所需的发送EVM，单位为“%”获得= txEVMpc /(100 * 12(双(info.Nfft)));计算加性噪声增益evmModel = gain * complex(randn(size(tx波形))，randn(size(tx波形)))/2;rxWaveform = txWaveform + evmModel;%在传输波形中添加噪声增加频率偏移foffset = 33.0;％频率偏移(赫兹)rx波形= lteFrequencyCorrect(frc, rx波形，-foffset);添加IQ偏移量Iqoffset = complex(0.01， -0.005);rxWaveform = rxWaveform + iqoffset;

接收波形校正

在计算EVM和带内辐射之前，接收的波形必须经过定时同步和I/Q偏移校正。在一帧接一帧的基础上，我们还必须估计频率偏移并相应地校正接收的波形。下面的MATLAB脚本演示了如何使用LTE系统工具箱的功能来执行定时同步和I/Q偏移校正。

注:频率偏移校正在下面的MATLAB代码中没有显示，在hPUSCHEVM在测量EVM的下一个功能。

同步接收波形timing_offset = lteULFrameOffset(frc, frc。PUSCH rxWaveform);rx波形= rx波形(1+timing_offset:end，:);执行IQ偏差校正iqoffset =意味着(rxWaveform);rxWaveform = rxWaveform - iqoffset;

挣值管理测量都

接收的波形由逐帧的EVM测量。为了计算EVM，除了测量已分配资源块的接收符号外，我们还需要重构理想符号。通过以下操作组合获得理想的符号:单载波频分多址(SC-FDMA)解调以获得接收资源网格、信道估计、PUSCH均衡、符号解调和解码，然后重新编码接收比特、重编和再调制。图2显示了EVM测量的过程。

平均EVM在两个时间点(低和高)被测量，其中低和高位置对应于循环前缀(CP)的开始和结束的快速傅里叶变换(FFT)窗口的对齐。图3显示了一个单载波频分复用(SC-FDM)数据符号内的低测点和高测点的位置。在FFT样本中，低位置和高位置之间的差异称为EVM窗长。

EVM窗口长度取决于信道带宽或是否使用正常CP。表1说明了EVM窗口长度对普通CP带宽的依赖关系。LTE系统工具箱要求将低位置和高位置指定为CP长度的一部分。

所有这些计算都在单个helper函数中执行hPUSCHEVMLTE系统工具箱。下面的MATLAB代码显示了如何通过提供作为输入的FRC和接收到的波形来调用函数rxWaveform，得到所分配资源块的平均总体PUSCH EVM和平均总体解调参考信号(DRS) EVM。

计算EVM和带内排放[evmpusch, evmdrs] = hPUSCHEVM(frc, rx波形);%显示EVM结果流('平均总体推力EVM: %0.3f%%\n', evmpusch.RMS * 100);流('平均总体DRS EVM: %0.3f%%', evmdrs.RMS * 100);

平均总体PUSCH EVM: 1.627%平均总体DRS EVM: 0.925%

请注意，根据3 GPP TS36.101，表6.5.2.1.1[1]，每个E-UTRA运营商QPSK/BPSK和16QAM调制的EVM不应分别超过17.5%和12.5%的EVM水平。在上述测量中得到的结果很好地在这个范围内。

测量带内排放

为了测量带内辐射，我们需要计算未分配RB中的UE输出功率。未分配的RBs的数量取决于我们选择的FRC。通过运行下面的MATLAB代码，我们可以可视化传输带宽内已分配和未分配的RBs。

浏览(1:尺寸(txGrid, 2), 1:尺寸(txGrid, 1), 20 * log10 (abs (txGrid (:,: 1))));标题(“可视化已分配和未分配的内部排放RBs”）;包含(“槽指数”）;ylabel (“副载波指数”）;zlabel (“象征力量”）;

图4在右侧显示了一个已分配的RB (RB=0)，它将12个子载波和5个未分配的RBs扩展到已分配的RB的左侧。在已分配的RB之外的第一个相邻的RB用RB=1表示，其他未分配的资源块依次显示，最大RB=5。

所有与分离已分配和未分配RBs和计算带内发射相关的计算都在LTE系统工具箱的同一个助手函数hPUSCHEVM中执行。下面的MATLAB脚本展示了如何使用EVM一节中描述的相同输入参数调用函数。然后我们得到，作为它的第三个输出参数，每个槽的绝对和相对带内发射测量值。

计算EVM和带内排放[~， ~， emissions] = hPUSCHEVM(frc, rx波形);%绘制绝对波段内排放量图;h =情节(emissions.Absolute。＇，＇*－＇）;标题(“每个未分配RB的绝对带内排放量”，．．.“字形大小”10“FontWeight”，“正常”）;包含(“槽”，“字形大小”10“FontWeight”，“正常”）;ylabel (“绝对带内排放”，“字形大小”10“FontWeight”，“正常”）;nRB =长度(emissions.DeltaRB);s = cell(1, nRB);为k=1:nRB s{k} = sprintf'\\Delta _ R _ B=%d', emissions.DeltaRB (k));结束传奇(h, s,“位置”，“最佳”）;

上面的脚本还绘制了下面的图5，其中可视化了每个分配的RB的绝对波段内辐射，从毗邻已分配的RB (RB=1)和距离已分配的RB (RB=5)最远的未分配的RB。

总结

LTE系统工具箱使您能够按照标准文件TS 36.101附件F[1]和TS 36.104附件E[2]执行EVM和带内排放测量。

如果您为LTE系统的实际实现设计RF组件，这种能力是一个关键的使能因素，因为您可以根据3GPP规范快速评估系统的性能。

所提供的度量工作流的定义和执行只需要最少的时间。此外，访问MATLAB代码可以打开无限的设计修改和使用的算法。LTE系统工具箱包括下行[3]和上行[4]EVM测量。

参考文献

[1] 3GPP TS 36.101用户设备无线电传输和接收
[2] 3GPP TS 36.104 -基站无线电传输和接收
［３］PDSCH误差矢量大小(EVM)测量
［4］LTE上行EVM和带内排放测量