测量射频损伤对LTE系统的影响

通信系统的性能对低噪声放大器(lna)、功率放大器(pa)或混频器等射频组件提出了很高的要求。这些射频组件所规定的限制直接影响基带设计。两个著名的例子包括选择GMSK调制用于GSM，或者最近选择SC-FDMA用于LTE上行链路。因此，在设计过程的早期评估此类射频组件对完整系统的影响是可取的。这需要建立一个具有精确基带建模和真实射频效果的仿真。

LTE系统工具箱™可轻松访问详细的基带建模和标准测量，如EVM和ACLR。它还集成了SimRF™(图1)，提供了RF系统的快速模拟，并深入了解互调失真、图像抑制和相位噪声等影响。

本示例展示了如何评估RF前端对EVM的影响。我们想要考虑的不完美包括:

• LNA:非线性(IP3)，频率相关响应(s参数)，噪声
• 混频器/解调器:I/Q不平衡，相位噪声，输入隔离，非线性(IP2)， LO泄漏
• VGAs:非线性(IP3, 1dB压缩点)

射频接收机设置

图2显示了射频接收机的模型。输入信号经过LNA，然后通过直接转换解调器到达基带。I/Q分量用VGA放大，并组合成复杂的输出信号，以便进一步处理和分析

仿真结果

图3比较了理想RF前端和实际RF前端的测量RMS EVM。该图清楚地显示了射频前端受损的影响。通过在设计早期利用这些模拟，我们可以微调RF组件参数，以验证满足EVM目标。

发送/接收链的详细信息

我们使用MATLAB中的LTE系统工具箱^®生成符合标准的LTE数据的子帧。输出变量，tx，表示循环前缀插入后OFDM调制器的基带输出。如下图所示，LTE系统工具箱包括如下功能lteRMCDLTool生成符合标准的测试信号[1]。

使用固定PDSCH数据创建eNodeB传输rmc = lteRMCDL(' R.6 ');data = randi([0 1]， sum(rmc.PDSCH.TrBlkSizes)，1);[tx， ~， info] = lteRMCDLTool(rmc, data);

使用sim卡命令，将LTE系统工具箱生成的信号导入到Simulink中金宝app^®．

% SimRF测试台sim(模型、时间(结束));xInitial = xFinal;

如图4所示，输入的信号(橙色)经过滤波和自由空间，然后进入接收机，在接收机中加入高斯白噪声。接收到的信号然后进入射频前端，如图4中蓝色所示，并在图2中讨论。这就是来自SimRF的RF模拟引擎发挥作用的地方。

作为射频损伤的一个例子，混频器包括相位噪声。图5显示了混频器中使用的LO周围相位噪声的轮廓，单位为dB，相对于频率偏移的对数。

其他影响包括非线性，由于谐波通过直接转换过程混合回直流，导致射频前端输出的直流偏置。为了补偿这种直流偏置，信号被传递到ADC和DC偏置补偿算法(未显示)。

SimRF采用电路包络技术实现了对射频信号的快速模拟，且不影响精度。电路包络技术可以轻松地将射频模型与数字基带算法集成，并提供了一个自然的框架，可以轻松地描述射频效应和缺陷。

图6显示了在链的以下阶段的信号频谱:

• 发射机输出(黄色)
• 接收机的输入(蓝色)，经过衰减和噪声添加
• 射频前端输出(红色)，功率增加，但有直流偏置
• 直流偏置补偿器输出(绿色)

直流偏置补偿算法成功地消除了直流偏置，即中心频率处的红色峰值。

最后，我们在MATLAB中使用LTE系统工具箱测量EVM信号，根据3GPP TS 36.101[2]提供EVM。

计算EVM测量evmmea = hPDSCHEVM(rmc, struct(“PilotAverage”，“TestEVM”), rx);evmpeak(n) = evmmeasure . peak;evmrms(n) = evmmeasure . rms;

结论

LTE系统工具箱集成了SimRF，以模拟LTE系统上下文中的RF组件。LTE系统工具箱提供准确的LTE基带建模，而SimRF，其RF组件和核心模拟器，让您可以透明地模拟设计的RF部分。

通过LTE系统工具箱和SimRF在设计过程早期评估RF组件的性能和影响，我们可以减少后期可能出现的风险和问题。

参考文献

[1]生成LTE波形
[2] 3GPP TS 36.101 -基站无线电发射和接收
[3]误差矢量幅度(EVM)测量