主要内容

5G NR波形采集与分析

此示例使用：

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此示例显示了如何使用5G波形发生器(5 g工具箱)应用程序并将生成的波形下载到Keysight™矢量信号发生器，用于使用仪器控制工具箱™软件过空中传输。该示例然后使用Keysight信号分析器捕获发送的过空中信号，并分析MATLAB®中的信号。

介绍

本例使用5G波形发生器app，下载波形并将其传输到击键矢量信号发生器，然后使用击键信号分析仪接收波形，以便在MATLAB中进行波形分析。此图显示了一般工作流程。

要求

要运行此示例，您需要以下工具:

  • Keysight E4438C ESG矢量信号发生器

  • Keysight N9030A PXA信号分析仪

使用5G波形发生器App生成基带波形

在MATLAB中，在应用选项卡，单击5G波形发生器应用程序。

在波形类型部分，单击NR测试模型。在应用程序的最左边窗格中，您可以设置所选波形的参数。对于这个示例:

  • 集频率范围作为FR1 (410 MHz - 7.125 GHz)

  • 集测试模型作为NR-FR1-TM3.1（全频带、均匀64QAM）

  • 集信道带宽（MHz）作为10.

  • 集子载波间隔（kHz）作为30.

  • 集双工模式作为FDD．

在应用程序工具条上，单击产生．

%设置接收器的NR-TM参数nrtm =“NR-FR1-TM3.1”；%参考信道BW =“10 mhz”；%通道带宽scs=“30khz”；%副载波间距DM =“FDD”；%双工模式

此图显示了在基带可见的10 MHz 5G NR波形。

发射无线信号

通过一个支持的通信接口（需要仪表控制工具箱）将生成的信号下载到RF信号发生器。应用程序会自动查找通过TCP/IP接口连接的信号发生器。在金宝app发射机在应用程序的选项卡上，选择安捷伦/按键信号发生器SCPI从司机列表。设置中心频率（GHz）参数到3.4和输出功率(dBm)参数到-15．该应用自动从生成的波形获取基带采样率。要启动传输，请单击发送在工具条中。

通过TCP/IP从信号分析仪读取IQ数据

要将同相和正交(IQ)数据读入MATLAB进行分析，使用Instrument Control Toolbox软件配置Keysight N9030A信号分析仪。

根据测量的信号定义仪器配置参数。

%设置频谱分析仪参数centerFrequency = 3.4 e9;sampleRate = 15.36 e6;measurementTime = 20 e - 3;mechanicalAttenuation = 0;% dBstartFrequency = 3.39 e9;stopFrequency = 3.41 e9;resolutionBandwidth = 220年e3;videoBandwidth = 220000;

在连接频谱分析仪之前，请执行这些步骤。

  • 找到Keysight N9030A信号分析器的资源ID。

  • 使用虚拟仪器软件架构(VISA)接口连接仪器。

  • 调整输入缓冲区大小以保存仪器返回的数据。

  • 设置超时时间，以便有足够的时间进行测量和数据传输。

foundVISA = visadevlist;resourceID = foundVISA (foundVISA。模型= =“N9030A”、:).ResourceName;resourceID = resourceID(包含(resourceID,“N9030A”））;%提取resourceID，其中包含“N9030A”sigAnalyzerObj = visadev (resourceID);sigAnalyzerObj。ByteOrder =“Big-Endian”；configurecallback（siganalyzerobj，“字节”85 e6, sigAnalyzerObj @callbackFcn)。超时= 20;

使用适当的可编程仪器(SCPI)标准命令将仪器复位到已知状态。查询仪器标识，确保正确连接仪器。

写道（Siganalyzerobj，“*RST”）;instrumentInfo = writeread (sigAnalyzerObj,“* IDN ?”); fprintf(“仪器识别信息：％s”, instrumentInfo);
仪器识别信息：Agilent Technologies，N9030A，US00071181，A.14.16

X系列信号和频谱分析仪执行IQ测量和频谱测量。在本例中，您将获取时域IQ数据，使用MATLAB可视化数据，并对获取的数据执行信号分析。测量完成后，SCPI命令配置仪器并定义数据传输的格式。

%将信号分析仪模式设置为基本IQ模式写道（Siganalyzerobj，“：仪器：选择基本”）;％设置中心频率writeline (sigAnalyzerObj strcat (“：感觉：频率：中心”num2str (centerFrequency)));%设置捕获采样率writeline (sigAnalyzerObj strcat (”:意义:波形:SRATe”，num2str（samplege））））;%关闭平均值写道（Siganalyzerobj，”:意义:波形:断言“）;%设置频谱分析仪在触发线走高后进行一次测量写道（Siganalyzerobj，“：init：cout”）;％使用正斜率触发将触发器设置为外部源1写道（Siganalyzerobj，“：触发：波形：源即时”）;写道（Siganalyzerobj，“：触发：线路：斜坡正面”）;%设置需要进行测量的时间writeline (sigAnalyzerObj strcat (”:波形:理念:时间”，num2str（measurementTime））；%关闭电气衰减写道（Siganalyzerobj，“：感测：电源：射频：电状态：关闭”）;设置机械衰减等级writeline (sigAnalyzerObj strcat (”:意义:力量:射频:衰减”num2str (mechanicalAttenuation)));将IQ信号调至自动写道（Siganalyzerobj，”:意义:电压:智商:范围:汽车”）;%设置返回数据的结尾写道（Siganalyzerobj，“：格式：边框正常”）;%设置返回数据的格式写道（Siganalyzerobj，：格式：数据实数，64）;

触发仪器进行测量。等待测量操作完成，然后读取波形。在处理数据之前，将I和Q分量与从仪器接收的交错数据分开并在MATLAB中创建复杂向量。

触发仪器并启动测量写道（Siganalyzerobj，“*丹”）;写道（Siganalyzerobj，“：发起：波形”）;%等待度量操作完成measureComplete = writeread (sigAnalyzerObj,“* OPC ?”）;%读取IQ数据写道（Siganalyzerobj，“：读：Wav0？”）;data = readbinblock（siganalyzerobj，“双倍”）;％单独的数据并构建复杂的IQ向量inphase =数据（1：2：结束）;quadrature =数据（2：2：结束）;rxwaveform = inphase + 1i *正交;

捕获并显示有关最近获取的数据的信息。

写道（Siganalyzerobj，“：获取：WAV1？”）;signalSpec = readbinblock (sigAnalyzerObj,“双倍”）;%显示测量信息captureSampleRate=1/信号规格（1）；fprintf(“采样率（Hz）=％s”，num2str（捕获量））;
采样率（Hz）= 15360000
流(“点数读数=％s”，num2str（signalpec（4）））;
读数= 307201的点数
流(“信号的最大值（dBm）=%s”num2str (signalSpec (6)));
信号最大值（dBm）=-39.0019
流(“信号的最小值（dBm）=%s”num2str (signalSpec (7)));
MIN值的信号（DBM）= -107.9755

绘制采集波形的频谱，以确认接收信号的带宽。

%确保rx波形是列向量如果~iscolumn（rxWaveform）rxWaveform=rxWaveform'；结束%绘制采集信号的功率谱密度(PSD)spectrumPlotRx = dsp.SpectrumAnalyzer;spectrumPlotRx。SampleRate = captureSampleRate;spectrumPlotRx。SpectrumType =“功率密度”；spectrumPlotRx。PowerUnits =“dBm”；spectrumPlotRx.Window=“哈明”；spectrumPlotRx。SpectralAverages = 10;spectrumPlotRx。YLimits = [-140 -90];spectrumPlotRx。YLabel =“PSD”；spectumplotrx.showlegend = false;spectumplotrx.title =“接收信号频谱：10 MHz 5G NR-TM波形”；SpectRumplotrx（rxwaveform）;

将仪器切换到Spectrum Analyzer模式，并在信号分析仪上的视图比较Matlab中生成的频谱视图。使用其他SCPI命令配置仪器测量和显示设置。

%切换回频谱分析仪视图写道（Siganalyzerobj，“：仪器：选择SA”）;设置机械衰减等级writeline (sigAnalyzerObj strcat (”:意义:力量:射频:衰减”num2str (mechanicalAttenuation)));%设置中心频率、RBW、VBWwriteline (sigAnalyzerObj strcat (“：感觉：频率：中心”num2str (centerFrequency)));writeline (sigAnalyzerObj strcat (”:意义:频率:开始”，num2str（Startfice））））;writeline (sigAnalyzerObj strcat (“：感觉：频率：停止”，num2str（stopfrequency））））;writeline (sigAnalyzerObj strcat (”:意义:带宽:决议”num2str (resolutionBandwidth)));writeline (sigAnalyzerObj strcat (“：感觉：带宽：视频”，num2str（视频带宽）；%在频谱分析仪上允许连续测量写道（Siganalyzerobj，“：init：cont”）;开始接收无线信号写道（Siganalyzerobj，“*丹”）;

对于仪器清理，清除仪器连接：

清晰的sigAnalyzerObj；

要停止5G NR-TM波形传输，请在仪器在App ToolStrip上的部分，单击停止传输．

对接收的5G波形进行测量

使用generateWaveform的函数HNReferenceWaveFormGenerator帮助文件，用于提取特定TM的波形信息。

tmwavegen = hNRReferenceWaveformGenerator (scs nrtm, bw, dm);[~, tmwaveinfo resourcesInfo] = generateWaveform (tmwavegen);

基于解调参考符号(DM-RS)的粗频偏补偿

在1 kHz到100 kHz的增量中寻找偏移。

频率校正范围=-100e3:1e3:100e3；[RX波形，粗略偏移]=DMRS频率校正（RX波形，captureSampleRate，频率校正范围，tmwavegen，resourcesInfo）；fprintf(“粗略频率偏移=%.0f Hz”coarseOffset)
粗频偏= 0hz

基于DM-RS的精细频偏补偿

寻找以5hz到100hz为增量的偏移量

频率校准= -100：5：100;[rxwaveform，fineoffset] = dmrsfrequencycorrection（rxwaveform，capturesamplerate，surforcorectrange，tmwavegen，resourcesinfo）;流("精细频率偏移= %。1 f赫兹”，fineoffset）
精细频率偏移= -30.0 Hz

维生素与测量

使用hNRPDSCHEVM函数分析波形。该函数执行这些步骤。

  • 通过一帧频分双工(FDD)同步DM-RS (TDD)

  • 解调接收的波形

  • 估计通道

  • 均衡符号

  • 常见相位误差(CPE)的估计和补偿

的配置设置hNRPDSCHEVM函数。

cfg = struct（）;cfg.plotevm = true;％绘图EVM统计数据cfg.DisplayEVM=true；％打印EVM统计数据cfg。标签= nrtm;％设置为捕获波形的TM名称cfg。SampleRate = captureSampleRate;捕获期间使用采样率[evminfo，eqsym，recsym] = hnrpdschevm（tmwavegen.config，rxwaveform，cfg）;
RMS维生素,维生素,峰值位置0:2.848 - 19.257% RMS维生素,维生素,峰值位置1:2.829 - 15.633% RMS维生素,维生素,槽2:2.812 - 15.226% RMS维生素,维生素,峰值位置3:2.864 - 14.929% RMS维生素,维生素,槽4:2.932 - 14.695% RMS维生素,维生素,槽5:2.934 - 16.210% RMS维生素,维生素,槽6:2.835 - 17.239% RMS维生素,维生素,槽7:2.897 - 16.520% RMS维生素,维生素,槽8:2.924 - 16.450% RMS维生素,维生素,槽9:2.883 - 16.497% RMS维生素,维生素,槽10:2.889 - 17.794% RMS维生素,维生素,槽11:2.853 - 16.835% RMS维生素,维生素,槽12:2.860 - 19.586% RMS维生素,维生素,插槽13:2.908 - 16.476% RMS维生素,维生素,插槽14:2.947 - 17.077% RMS维生素,维生素,槽15:2.950 15.162% RMS EVM，峰值EVM，槽位16:2.940 20.989% RMS EVM，峰值EVM，槽位17:2.927 16.974% RMS EVM，峰值EVM，槽位18:2.876 14.606% RMS EVM，峰值EVM，槽位19:2.860 19.478%平均RMS EVM帧0:2.889%平均总体RMS EVM: 2.889%总体峰值EVM = 20.9891%

测试结果表明，对接收波形的解调是成功的。频谱分析仪的直流分量对直流副载波的干扰导致测量中的高EVM值。

局部函数

这些功能有助于处理所接收的5G波形。

作用[correctedWaveform, appliedFrequencyCorrection] = DMRSFrequencyCorrection(波形、sampleRate frequencyCorrectionRange, tmwavegen, resourcesInfo)%波形-要校正的波形。需要是Nx1列向量。% sampleRate -波形的采样率% frequencyCorrectioRange -频率的范围和粒度检查修正百分比％tmwavegen和generationswaveform方法的输出[pdschArray, ~,航母]= hListTargetPDSCHs (tmwavegen.Config resourcesInfo.WaveformResources);bwpCfg = tmwavegen.Config.BandwidthParts {1};nSlots = carrier.SlotsPerFrame;%生成一个跨越10毫秒（一帧）的参考网格。此网格%只包含DM-RS，用于同步。refrovrid =参考奖励（载波，bwpcfg，pdscharray，nslots）;按规定对波形施加频率偏移%FREUQNECY校正范围。nSamples =(0:长度(波形)1)';frequencyShift =(2 *π* frequencyCorrectionRange。* nSamples)。/ sampleRate;％每个列表示偏移波形。offsetWaveforms =波形。* exp (1 j * frequencyShift);(~, mag) = nrTimingEstimate (offsetWaveforms载体。NSizeGrid,......母舰。SubcarrierSpacing、nSlots refGrid,......“SampleRate”，取样器）；％找到DM-RS相关的频率在最大值。[~，指数]=max（max（mag））；appliedFrequencyCorrection=频率校正范围（索引）；校正波形=偏移波形（：，索引）；结束作用refrovrid =参考奖励（载波，bwpcfg，pdscharray，nslots）%创建所需插槽数量的参考网格。网格％包含pdscharray中指定的DM-RS符号。功能%返回尺寸K-by-S-by-L的参照网格，其中K是大小载波的子载波%。NSizeGrid,S is the number of symbols％跨越nslots，l是图层的数量。nsubcarriers = carrier.nsizegrid * 12;l = carrier.symbolsperslot * nslots;%参考网格中的OFDM符号数nlayers = size（pdscharray（1）.resources（1）.channelindices，2）;bwpstart = bwpcfg.nstartbwp;bwplen = bwpcfg.nsizebwp;refrovrid =零（nsubcarriers，l，nlayers）;%空网格BwpGrid =零（BWPLEN * 12，L，NLayers）;rbsperslot = bwplen * 12 * carrier.symbolsperslot;%在所有插槽的参考网格中填充DM-RS符号。放置在运营商网格（在适当位置）中的％BWPGrid% BWP大小与载波网格不相同为slotidx = carrier.nslot +（0：nslots-1）[〜，〜，dmrsindices，dmrssymbols] = hslotresources（pdscharray，slotidx）;如果~ isempty (dmrsIndices)为layerIdx=1:nLayers如果layerIdx<=大小（dmrsIndices，2）dmrsIndices（：，layerIdx）=dmrsIndices（：，layerIdx）-rbsPerSlot*（layerIdx-1）+（L*bwpLen*12*（layerIdx-1））；bwpGrid（dmrsIndices（：，layerIdx）+（slotIdx carrier.NSlot）*rbsPerSlot）=dmrsSymbols（：，layerIdx）；结束结束refrovrid（12 * bwpstart + 1：12 *（bwpstart + bwpplen），：，:) = bwpgrid;结束结束结束

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