主要内容

波形采集和分析使用LTE工具箱与测试和测量设备

这个例子使用了:

这个示例展示了如何使用LTE工具箱™、仪表控制工具箱™和RF信号分析仪硬件捕获和分析无线LTE波形。

简介

LTE工具箱可用于执行基带LTE信号的标准兼容和自定义解码和分析。使用LTE工具箱仪表控制工具箱允许使用测试和测量硬件捕获波形，并将其带入MATLAB®进行可视化、分析和解码。

在本例中，仪器控制工具箱使用Keysight Technologies®N9010A信号分析仪捕获无线LTE信号，并将其检索到MATLAB中进行分析。无线信号是使用Keysight Technologies N5172B信号发生器产生的。

在本例中，通过使用LTE工具箱执行两次测量来分析捕获的波形:

  • 相邻信道漏电功率比: ACLR用于度量泄漏到相邻信道的功率量，定义为以指定信道频率为中心的滤波平均功率与以相邻信道频率为中心的滤波平均功率之比。看到LTE下行相邻信道漏功率比(ACLR)测量以获得更详细的解释。

  • 误差矢量大小: EVM是均衡后理想符号与测量符号之差的度量。看到误差矢量幅度(EVM)测量以获得更详细的解释。

生成空中信号

LTE工具箱可用于生成标准或自定义基带IQ波形。波形生成和传输使用LTE工具箱与测试和测量设备演示如何使用LTE工具箱和Keysight技术信号发生器生成无线LTE波形。

在本例中，使用Keysight Technologies N7624B Signal Studio和N5172B信号发生器以1GHz中心频率生成符合标准的RF LTE下行链路波形。注:此处选择1GHz作为示例频率，并不打算作为公认的LTE信道。

生成40ms 5MHz FDD R.6参考测量通道(RMC)波形并循环捕获。关闭HARQ重传以简化接收机的同步，并启用OCNG填充未使用的资源元素以保持信号功率恒定。

LTE信号参数

要分析接收到的波形，必须知道一些系统参数。作为一个标准的RMC波形捕获lteRMCDL用于生成RMC R.6的配置结构。提供分析所需的参数，如信号带宽、下行控制配置和资源分配。或者，这些参数可以通过盲解码获得，如中所示Cell搜索，MIB和SIB1恢复．

% RMC配置rmc = lteRMCDL(“R.6”）;确保HARQ重传在发射机关闭%表示冗余版本(RV)在每个子帧中是相同的。这%简化了同步，因为接收方不需要考虑跨越多个帧的RV图案的%。rmc.PDSCH.RVSeq = 0;传输块的单次传输启用OCNG填充rmc。OCNGPDSCHEnable =“上”；rmc。OCNGPDCCHEnable =“上”；%将采样率和UTRA芯片速率写入配置结构允许计算ACLR参数lteOFDMInfo(rmc);rmc。SamplingRate = info.SamplingRate;% UTRA芯片率在MCPSrmc。UTRAChipRate = 3.84;

计算ACLR参数

ACLR测量所需的参数使用helper函数计算hACLRParameters.m．

  • 确定测量带宽-测量带宽范围应包括与信号带宽相同的两个E-UTRA相邻通道和TS 36.104表6.6.2.1-1给出的两个5MHz UTRA通道

  • 确定UTRA参数-UTRA芯片速率和带宽

计算ACLR测量参数[aclr, nRC, R_C, BWUTRA] = hACLRParameters(rmc);

在MATLAB中从信号分析仪获取基带信号

为了在MATLAB中分析空中传输，使用仪表控制工具箱对Keysight Technologies的N9010A信号分析仪进行配置，并捕获基带IQ数据。辅助函数hCaptureIQUsingN9010A.m从信号分析仪中检索基带IQ数据和捕获采样率，准备在MATLAB中进行分析。注意，捕获了40个子帧进行分析。

capSubframes = 40;要捕获的子帧数centerFrequency = 1e9;中心频率% 1GHz频率范围应涵盖的两个E-UTRA相邻通道的%相同带宽的信号和两个5MHz UTRA通道startFreq = centerFrequency-aclr.BandwidthACLR/2;stopFreq = centerFrequency+aclr.BandwidthACLR/2;externalTrigger = false;capTime = capSubframes*1e-3;% 1个子帧为1msresBW = 91e3;videoBW = 91e3;[capture波形，captureSampleRate] = hCaptureIQUsingN9010A(.．.“n9010a - 21026. dhcp.mathworks.com”capTime,.．.centerFrequency、stopFreq-startFreq externalTrigger、startFreq stopFreq,.．.resBW videoBW);rx波形= capture波形(1:end-1);captureSampleRate = round(captureSampleRate);

接收信号频谱图

检查功能hCaptureIQUsingN9010A.m有关输入参数和配置Keysight Technologies N9010A信号分析仪和检索数据所需的命令的详细信息。

使用DSP系统工具箱™绘制检索到的时域基带波形的频谱dsp。简介显示了ACLR测量所需的预期LTE 5 MHz占用带宽和相邻频段，以及由于射频传输和接收造成的损害。

spectrumPlotRx = dsp.频谱分析仪;spectrumPlotRx。SampleRate = captureSampleRate;spectrumPlotRx。SpectrumType =的功率密度；spectrumPlotRx。PowerUnits =dBm的；spectrumPlotRx。RBWSource =“属性”；spectrumPlotRx。RBW = 1.3e3;spectrumPlotRx。FrequencySpan =“跨度和中心频率”；spectrumPlotRx。Span = aclr.BandwidthACLR;spectrumPlotRx。CenterFrequency = 0;spectrumPlotRx。窗口=“矩形”；spectrumPlotRx。spectralaverage = 10;spectrumPlotRx。YLimits = [-120 -50];spectrumPlotRx。YLabel =PSD的；spectrumPlotRx。ShowLegend = false;spectrumPlotRx。Title =接收信号频谱:5 MHz LTE载波+两个相邻的E-UTRA和UTRA频段；spectrumPlotRx (rxWaveform);

相邻载流子泄漏比测量

使用辅助函数测量捕获波形的E-UTRA和UTRA ACLRhACLRMeasurementEUTRA.m而且hACLRMeasurementUTRA.m．这个例子LTE下行相邻信道漏功率比(ACLR)测量更详细地描述了E-UTRA和UTRA测量。发射机中使用的滤波器影响ACLR性能，因此通过优化发射侧滤波器，可以对ACLR进行改进。

为ACLR计算应用所需的重采样。捕获采样率%必须大于ACLR采样率才能正确测量如果captureSampleRate < aclr。SamplingRate警告([捕获采样率(%d)小于最小采样率.．.ACLR测量所需的速率(%d)， ACLR可能不准确!, captureSampleRate aclr.SamplingRate);结束resampled = resample(rx波形，aclr.SamplingRate,captureSampleRate);测量E-UTRA和UTRA ACLRaclr = hACLRMeasurementEUTRA(aclr，重采样);aclr = hACLRMeasurementUTRA(aclr,resampled,nRC,R_C,BWUTRA);绘制ACLR结果流(“\ nACLR分析:\ n”）;hACLRResults (aclr);
ACLR Analysis: Bandwidth: 5000000 BandwidthConfig: 4500000 BandwidthACLR: 25000000 OSR: 4 SamplingRate: 30720000 EUTRACenterFreq: [-10000000 -5000000 5000000 10000000] EUTRAPowerdBm: 4.1826 EUTRAdB: [63.3302 37.2413 36.2810 63.5189] UTRAPowerdBm: 3.4426 UTRAdB: [62.8669 39.7549 38.7293 62.9945] UTRACenterFreq: [-10000000 -5000000 5000000 10000000]

准备捕获的LTE信号用于EVM分析

上面用于ACLR测量的波形还包含EVM测量不需要的相邻波段。因此，波形被重新采样到OFDM调制器的采样率，该调制器将用于解调接收到的信号，并同步到第一帧边界，以允许OFDM解调。

rx波形= resample(rx波形，rmc.SamplingRate,captureSampleRate);同步到第一帧头offset = lteDLFrameOffset(rmc, rx波形);rx波形= rx波形(1+offset:end，:);提取2帧(20ms)进行分析nframesanalyze = 2;nframes波形= length(rx波形)/(info.SamplingRate*10e-3);rx波形= rx波形(.．.1: (info.SamplingRate * (min (nFramesAnalyse nFramesWaveform) * 10 e - 3)));

误差矢量幅度测量

使用辅助函数测量接收到的PDSCH符号的平均EVMhPDSCHEVM.m．这个例子误差矢量幅度(EVM)测量演示了符合标准的EVM测量，根据TS 36.104，附件E [1］．注意helper函数hPDSCHEVM.m也可以测量测试模型(E-TM)波形的EVM，如在波形生成和传输使用LTE工具箱与测试和测量设备．

在本例中，信道估计器被配置为在分析空中信号捕获时估计时间和频率变化的信道。在信道估计过程中，采用保守的9 × 9导频平均窗口，在时间和频率上减小噪声对导频估计的影响。

cec。PilotAverage =“UserDefined”；cec。FreqWindow = 9;cec。TimeWindow = 9;cec。InterpType =“立方”；cec。InterpWinSize = 3;cec。InterpWindow =“因果”；

在命令窗口中显示接收波形的平均EVM。还制作了一些地块:

  • EVM与OFDM符号

  • EVM与子载波

  • EVM与资源块

  • EVM与OFDM符号和子载波(即EVM资源网格)

执行EVM测量流(“\ nEVM分析:\ n”）;[evmMeas, evmPlots] = hPDSCHEVM(rmc,cec, rx波形);
维生素与维生素与分析:低优势,子帧0:1.900%高维生素,子帧0:1.921%低维生素,子帧1:1.894%高维生素,子帧1:1.917%低维生素,子帧2:1.684%高维生素,子帧2:1.698%低维生素,子帧3:1.579%高维生素,子帧3:1.541%低维生素,子帧4:1.260%高维生素,子帧4:1.267%低维生素,子帧6:2.386%高维生素,子帧6:2.455%低维生素,子帧7:2.084%高维生素,子帧7:2.111%低维生素,子帧8:1.536%高维生素,子帧8:1.553%低维生素,子帧9:2.698%高维生素,子帧9:2.738%平均低维生素,帧0:1.938%平均高维生素,0:帧平均1.962%维生素与帧0:1.962%低维生素,子帧0:1.803%高维生素,子帧0:1.777%低维生素,子帧1:2.311%高维生素,子帧1:2.308%低维生素,子帧2:1.415%高维生素,子帧2:1.435%低维生素,子帧3:1.815%高维生素,子帧3:1.768%低维生素,子帧4:1.891%高维生素,子帧4:1.886%低维生素,子帧6:1.599%高维生素,子帧6:1.637%低维生素,子帧7:1.137%高维生素,子帧7:1.114%低维生素,子帧8:1.687%高维生素,子帧8:1.715%低维生素,子帧9:2.046%高维生素,子帧9:2.010%平均低维生素,第一帧:1.774%平均高维生素,帧1:平均1.768%维生素与帧1:1.774%平均整体EVM: 1.870%

附录

下面的例子使用了这些helper函数:

选定的参考书目

  1. 3GPP TS 36.104《基站(BS)无线电发射与接收》