主要内容

带射频损伤的5G NR下行波形的EVM测量

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这个例子展示了如何测量NR测试模型(NR- tm)或固定参考通道(FRC)波形的误差矢量幅度(EVM)。该示例还展示了如何添加射频损伤，包括相位噪声、同相位和正交(I/Q)不平衡、滤波器效应和无记忆非线性。

简介

对于基站射频测试，3GPP 5G NR标准定义了一组NR- tm波形。对于用户设备(UE)测试，该标准定义了一组FRC波形。频率范围1 (FR1)的NR-TMs和FRCs在TS 38.141-1中定义，频率范围2 (FR2)的NR-TMs和FRCs在TS 38.141-2中定义。

这个例子展示了如何生成NR波形(TM或FRC)，添加RF损伤，如相位噪声、I/Q不平衡、滤波器效应和无记忆非线性，并计算结果信号的EVM。该示例绘制了每个正交频分复用(OFDM)符号、槽和子载波的RMS和峰值EVM，还计算了总体EVM(完整波形上的RMS EVM平均值)。TS 38.104的附件B和附件C分别定义了FR1和FR2中EVM的替代计算方法。该图显示了本例中实现的处理链。

仿真参数

每个NR-TM或FRC波形由以下组合定义:

  • NR-TM / FRC的名字

  • 信道带宽

  • 副载波间距

  • 双工模式

为FR1和FR2选择一个版本15的nr - tm:%”NR-FR1-TM1.1”、“NR-FR1-TM1.2”、“NR-FR1-TM2”,%”NR-FR1-TM2a”、“NR-FR1-TM3.1”、“NR-FR1-TM3.1a”,%”NR-FR1-TM3.2”、“NR-FR1-TM3.3”、“NR-FR2-TM1.1”,%”NR-FR2-TM2”、“NR-FR2-TM2a”、“NR-FR2-TM3.1”、“NR-FR2-TM3.1a”%或为FR1和FR2选择版本15 frc中的一个:%”DL-FRC-FR1-QPSK”、“dl - frc - fr1 - 64 - qam”,%”dl - frc - fr1 - 256 - qam”、“DL-FRC-FR2-QPSK”,%”DL-FRC-FR2-16QAM”、“dl - 64 - qam frc - fr2”rc =“NR-FR1-TM3.2”；%参考通道(NR-TM或FRC)%选择NR波形参数bw =“10 mhz”；通道带宽%scs =“30千赫”；子载波间距%dm =“FDD”；双工模式

对于tm，生成的波形可能包含多个物理数据共享通道(PDSCH)。选择PDSCH进行分析是基于无线网络临时标识符(RNTI)。默认情况下，EVM计算会考虑以下rnti:

  • Nr-fr1-tm2: rnti = 2 (64qam evm)

  • NR-FR1-TM2a: RNTI = 2 (256QAM EVM)

  • NR-FR1-TM3.1: RNTI = 0和2 (64QAM EVM)

  • NR-FR1-TM3.1a: RNTI = 0和2 (256QAM EVM)

  • Nr-fr1-tm3.2: rnti = 1 (16qam evm)

  • Nr-fr1-tm3.3: rnti = 1 (qpsk evm)

  • Nr-fr2-tm2: rnti = 2 (64qam evm)

  • NR-FR2-TM2a: RNTI = 2 (256QAM EVM)

  • NR-FR2-TM3.1: RNTI = 0和2 (64QAM EVM)

  • NR-FR2-TM3.1a: RNTI = 0和2 (256QAM EVM)

根据规范(TS 38.141-1, TS 38.141-2)，这些tm不用于执行EVM测量:NR-FR1-TM1.1, NR-FR1-TM1.2, NR-FR2-TM1.1。但是，如果生成这些tm，该示例将测量以下rnti的EVM。

  • Nr-fr1-tm1.1: rnti = 0 (qpsk evm)

  • Nr-fr1-tm1.2: rnti = 2 (qpsk evm)

  • Nr-fr2-tm1.1: rnti = 0 (qpsk evm)

对于PDSCH frc和物理下行控制通道(physical downlink control channel, PDCCH)， EVM计算默认考虑RNTI 0。

该示例为上面列出的rnti计算PDSCH EVM。要覆盖默认的PDSCH rnti，请指定targetRNTIs向量

targetRNTIs = [];

打印EVM统计信息，设置displayEVM来真正的．要禁用打印，请设置displayEVM来假．要绘制EVM统计信息，请设置plotEVM来真正的．若要禁用绘图，请设置plotEVM来假

displayEVM = true;plotEVM = true;
如果displayEVM流('参考通道= %s\n'、rc);结束
参考通道= NR-FR1-TM3.2

测量TS 38.104附录B(FR1) /附录C(FR2)中定义的EVMevm3GPP来真正的．evm3GPP默认禁用。evm3GPP对于PDCCH EVM测量禁用。

evm3GPP = false;

本例考虑了在通过射频发射机或接收机时使波形失真的最典型损害:相位噪声、I/Q不平衡、滤波器效应和无记忆非线性。通过切换标志来启用或禁用损害phaseNoiseOn，IQImbalanceON，filterOn,nonLinearityModelOn．

phaseNoiseOn = true;IQImbalanceON = true;filterOn = true;非线性modelon = true;

若要模拟宽带滤波效果，请指定更高的波形采样率。你可以通过将波形带宽与过采样系数相乘来增加采样率，OSR．要使用名义抽样率，请设置OSR为1。

Osr = 5;%过采样因子创建波形发生器对象tmwavegen = hNRReferenceWaveformGenerator(rc,bw,scs,dm);%波形带宽带宽= tmwavegen.Config.ChannelBandwidth*1e6;如果Osr > 1|tmwavegen|中的|Config|属性指定|的配置%标准定义的参考波形。它是一个只读属性。要自定义波形，使|配置|属性可写。tmwavgen = makeConfigWritable(tmwavgen);通过将波形带宽乘以来增加采样率% | OSR |tmwavegen.Config.SampleRate =带宽*OSR;结束生成波形，得到波形采样率[tx波形，tmwaveinfo,resourcesinfo] = generate波形(tmwavegen,tmwavegen. config . numsubframes);sr = tmwaveinfo.Info.SamplingRate;波形采样率%

将波形归一化以适应非线性的动态范围。

tx波形= tx波形/max(abs(tx波形)，[]，“所有”）;

该波形由一帧频分双工(FDD)和两帧时分双工(TDD)组成。重复这个信号两次。去除产生的波形的前一半，以避免由相位噪声模型引入的瞬态。

tx波形= repmat(tx波形，2,1);

射频损伤

本节展示如何建模这些射频损伤:相位噪声、I/Q不平衡、滤波器效应和非线性。

引入相位噪声失真。图中显示了相位噪声特性。本例中考虑的载波频率取决于频率范围。本例对FR1和FR2分别使用4 GHz和28 GHz的中心频率值。相位噪声特性是用R1-163984“相位噪声建模的讨论”中描述的极点/零模型生成的。

如果phaseNoiseOn%载频如果tmwavegen.Config.FrequencyRange = =“FR1”FR1的载频%Fc = 4e9;其他的FR2的载频%Fc = 30e9;结束计算相位噪声电平offsetlog = (4:10:log10(sr/2)-0.001);%模型偏移从1e3Hz到% almost sr/2。为了避免%混叠，采样率%必须大于2指定的最大值% by FrequencyOffsetfoffset = 10.^ offsetlog;线性频率偏置百分比PN_dBc_Hz = hPhaseNoisePoleZeroModel(foffset,fc，“C”）;图;semilogx (foffset PN_dBc_Hz);包含(“频率偏移(Hz)”）;ylabel (“dBc /赫兹”）;标题(“相位噪声模型”）;网格在对波形应用相位噪声pnoise = com . phasenoise (“FrequencyOffset”foffset,“水平”PN_dBc_Hz,“SampleRate”、sr);pnoise。RandomStream =“mt19937ar with seed”；rx波形= pnoise(tx波形);释放(pnoise);其他的rx波形= tx波形;% #好< UNRCH >结束

引入I/Q不平衡。对波形应用0.2 dB振幅不平衡和0.5度相位不平衡。您还可以通过设置来增加振幅和相位不平衡amplitudeImbalance而且phaseImbalance到更高的值。

如果IQImbalanceON amplitudeImbalance = 0.2;phase失衡= 0.5;rx波形= iqimbal(rx波形，振幅失衡，相位失衡);结束

引入过滤效果。要过滤基带波形，请使用低通滤波器。如果使用当前的通带和阻带频率，PassbandFrequency而且StopbandFrequency，在一定的波形带宽下，会产生较高的EVM值OSR，使用更宽的滤镜PassbandFrequency而且StopbandFrequency．若要使用较窄的滤镜，请减小PassbandFrequency而且StopbandFrequency．您还可以修改通带纹波和阻带衰减。该图显示了低通滤波器的幅值响应。

如果filterOn创建低通过滤器对象LPF = dsp。LowpassFilter (“SampleRate”老,.．.“FilterType”，“信息检索”，.．.“PassbandFrequency”sr / 2 - (sr / 2 * 0.6),.．.“StopbandFrequency”sr / 2 - (sr / 2 * 0.5),.．.“PassbandRipple”, 0.7,.．.“StopbandAttenuation”、60);绘制低通滤波器的幅值响应[h,w] = freqz(LPF);图绘制(w /π,mag2db (abs (h)));轴(“紧”）;网格;标题(“LPF的震级响应”)包含(归一化频率(x \ π rad/sample)）;ylabel (“(dB)级”）;过滤波形rx波形= LPF(rx波形);释放(LPF);结束

引入非线性失真。对于本例，使用Rapp模型。该图显示了Rapp模型引入的非线性。将Rapp模型的参数设置为与TR 38.803附录A.1中的无记忆模型的特征相匹配。

如果nonLinearityModelOn生成Rapp模型对象非线性(“方法”，“拉普模式”）;拉普。平滑度= 1.55;拉普。OutputSaturationLevel = 1;%图非线性特征plotNonLinearCharacteristic (rapp);应用非线性rx波形= rapp(rx波形);释放(rapp);结束

绘制添加射频损伤前后的波形频谱

范围=光谱分析仪(“SampleRate”老,“SpectralAverages”5,.．.“ChannelNames”, {“Non-distorted波形”，扭曲的波形的},.．.“YLimits”， [-60 0]，“标题”，“添加非线性前后的波形”）;范围([txWaveform rxWaveform]);释放(范围);

这个信号之前重复了两次。去掉这个信号的前半部分。这避免了减值模型引入的任何瞬态。

如果dm = =“FDD”nFrames = 1;其他的% TDDnFrames = 2;结束rx波形(1:nFrames*tmwaveinfo.Info.SamplesPerSubframe*10，:) = [];

测量

函数hNRDownlinkEVM执行以下步骤来解码和分析波形:

  • 粗频偏估计与校正

  • 整型频偏估计与校正

  • FDD在一帧上使用解调参考信号(DM-RS)同步(TDD为两帧)

  • 接收波形的OFDM解调

  • 良好的频偏估计和校正

  • 信道估计

  • 均衡

  • 共相误差(CPE)估计与补偿

  • PDSCH EVM计算(使能开关evm3GPP，根据TS 38.104，附件B (FR1) /附件C (FR2)中规定的EVM测量要求进行加工。

  • PDCCH EVM计算

该示例测量并输出每个符号、每个插槽和每帧峰值EVM和RMS EVM的各种EVM相关统计信息。该示例为每个插槽和帧显示EVM。它还显示了整个输入波形的总体EVM平均值。该示例生成了许多图:EVM与每个OFDM符号、插槽、子载波和总体EVM。每个图显示峰值vs RMS EVM。

CFG = struct();cfg。Evm3GPP = Evm3GPP;cfg。TargetRNTIs = TargetRNTIs;cfg。PlotEVM = PlotEVM;cfg。DisplayEVM = DisplayEVM;cfg。Label = tmwavegen.ConfiguredModel{1};计算和显示EVM测量[evmInfo,eqSym,refSym] = hNRDownlinkEVM(tmwavegen.Config, rx波形，cfg);
维生素与统计为BWP idx: 1 PDSCH RMS维生素,维生素,槽0:3.205 - 9.146% PDSCH RMS维生素,维生素,插槽1:3.391 - 11.180% PDSCH RMS维生素,维生素,槽2:3.151 - 8.405% PDSCH RMS维生素,维生素,槽3:3.404 - 9.276% PDSCH RMS维生素,维生素,槽4:3.278 - 8.705% PDSCH RMS维生素,维生素,槽5:3.600 - 9.407% PDSCH RMS维生素,维生素,槽6:3.209 - 8.773% PDSCH RMS维生素,维生素,槽7:3.538 - 9.288% PDSCH RMS维生素,维生素,槽8:3.408 - 8.871% PDSCH RMS维生素,维生素,槽9:3.473 - 10.226% PDSCH RMS维生素,维生素,槽10:3.304 - 8.580% PDSCH RMS维生素,维生素,槽11:3.244 - 10.277% PDSCH RMS维生素,维生素,槽12:3.478 - 9.901% PDSCH RMS维生素,维生素,插槽13:3.293 - 8.626% PDSCH RMS维生素,维生素,插槽14:3.168 - 8.169% PDSCH RMS维生素,维生素,槽15:3.325 - 10.670% PDSCH RMS维生素,维生素,槽16:3.385 - 9.432% PDSCH RMS维生素,维生素,槽17:3.478 - 9.492% PDSCH RMS维生素,维生素,槽18:3.668 - 12.690% PDCCH RMS维生素,维生素,峰值位置0:2.502 - 5.287% PDCCH RMS维生素,维生素,峰值位置1:2.192 - 4.188% PDCCH RMS维生素,维生素,槽2:2.105 - 4.601% PDCCH RMS维生素,维生素,峰值位置3:2.185 - 4.808% PDCCH RMS维生素,维生素,槽4:2.376 - 5.421% PDCCH RMS维生素,维生素,槽5:2.123 - 5.042% PDCCH RMS维生素,维生素,槽6:2.841 - 5.607% PDCCH RMS维生素,维生素,槽7:1.905 - 4.456% PDCCH RMS维生素,维生素,槽8:1.987 - 4.152% PDCCH RMS维生素,维生素,槽9:2.316 - 5.783% PDCCH RMS维生素,维生素,槽10:1.416 - 3.405% PDCCH RMS维生素,维生素,槽11:1.989 - 4.395% PDCCH RMS维生素,维生素,槽12:2.005 - 4.069% PDCCH RMS维生素,维生素,插槽13:2.322 - 4.265% PDCCH RMS维生素,维生素,插槽14:2.106 - 5.076% PDCCH RMS维生素,维生素,槽15:1.946 - 3.701% PDCCH RMS维生素,维生素,槽16:2.265 - 5.670% PDCCH RMS维生素,维生素,槽17:2.208 - 3.945% PDCCH RMS维生素,维生素,槽18:2.110 - 4.470%平均总体PDSCH RMS维生素:3.372% PDSCH峰值平均总体PDCCH RMS维生素:维生素= 12.6895%2.170%总体PDCCH峰值EVM = 5.7826%

本地函数

函数plotNonLinearCharacteristic (memoryLessNonlinearity)绘制功率放大器(PA)减值的非线性特性%由输入参数memoryless非线性表示，即a非线性通信工具箱(TM)系统对象。%输入样本x =复杂(1 /√(2))*(1 + 2 *兰特(1000 1)),(1 /√(2))*(1 + 2 *兰特(1000 1)));%非线性yRapp = memoryless非线性(x);释放对象，给它不同数量的样本释放(memoryLessNonlinearity);图特征图;图(10 * log10 (abs (x) ^ 2), 10 * log10 (abs (x) ^ 2));持有在；网格在图(10 * log10 (abs (x) ^ 2), 10 * log10 (abs (yRapp) ^ 2),“。”）;包含(输入功率(dBW)）;ylabel (输出功率(dBW)）;标题(“非线性损伤”)传说(线性特性的，“拉普非线性”，“位置”，“西北”）;结束

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