主要内容

LTE干扰下NR射频接收机的建模与测试

该示例展示了如何描述当与长期演化(LTE)干扰共存时,射频(RF)损伤对新无线电(NR)波形射频接收的影响。基带波形使用5G工具箱™和LTE工具箱™生成,射频接收机使用RF Blockset™建模。

介绍

这个例子描述了LTE干扰对NR波形射频接收的影响。为了评估干扰的影响,本例执行以下测量:

  • 误差矢量大小(EVM):在给定时间内理想(发送)信号与被测(接收)信号之间的矢量差。

  • 相邻信道泄漏比(ACLR):功率泄漏到相邻信道的量的度量。它被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的比值。

  • 已占用带宽:以所分配的信道频率为中心,包含信号总综合功率的99%的带宽。

  • 信道功率:以所分配的信道频率为中心的滤波平均功率。

  • 互补累积分布函数(CCDF):信号的瞬时功率高于其平均功率的概率。

同时考虑了相位噪声和功率放大器非线性等接收机射频损伤的影响。

该示例在一个子帧接一个子帧的基础上工作。对于每个子框架,工作流由以下步骤组成:

  1. 使用5G工具箱生成基带NR波形。

  2. 使用LTE工具箱生成基带LTE波形(干扰)。

  3. 使用射频模块将两种波形上转换为它们的载波频率。

  4. 使用射频接收器将以NR载波为中心的波形向下转换为基带频率。

  5. 使用Spectrum Analyzer模块计算ACLR/ACPR、占用带宽、信道功率和CCDF。

  6. 解调NR基带波形,测量EVM。

本例使用Simulink模型来执行这些操金宝app作。基带信号处理(步骤1、2和6)使用MATLAB®Function块,而射频接收机建模(步骤3和4)使用RF Blockset。该模型支持正常和加速模金宝app拟模式。

金宝app仿真软件模型结构

模型包括三个主要部分:

  • 基带生成:生成基带NR和LTE波形。

  • 射频接收:上转换的波形通过射频接收机向下转换以NR载波为中心的波形。

  • NR基带接收和测量:进行射频测量并解调基带波形,计算EVM。

modelName =“NewRadioRFReceiverWithLTEInterferenceModel”;open_system (modelName);

基带代

NR- tm传输模块传输频率范围1 (FR1)和频率范围2 (FR2)的符合标准的5G NR测试模型(NR- tm)波形[1].对于NR-TM波形生成,您可以使用波形参数块指定NR-TM名称、信道带宽、子载波间隔(SCS)、双工模式、小区标识和TS 38.141版本。

同样,LTE-TM传输块传输符合标准的LTE-TM波形[2].您还可以指定TM名称、信道带宽、双工模式和小区标识。该模型在必要时对LTE波形进行重采样,以匹配NR波形的采样率。波形参数块不接受LTE带宽大于NR带宽。

此外,波形参数块提供了启用或禁用ACLR测试的选项。当ACLR测量启用时,对波形进行过采样以可视化光谱再生。波形参数块还包括一个称为影响收益它可以控制LTE干扰的线性增益。若要取消LTE传输干扰,请设置影响收益参数设置为0。干扰增益块连接基带产生和射频接收阶段。

有关如何生成NR-TMs和LTE-TMs的更多信息,请参见5G NR-TM和FRC波形生成LTE下行测试模型(E-TM)波形生成(LTE工具箱),分别。

由于该示例工作在一个子帧的基础上,NR-TM和LTE-TM传输块一次生成一个子帧。发送10个子帧(FDD双工模式下对应1帧)持续10毫秒。如果仿真时间大于10毫秒,则两个块循环传输相同的帧。子帧计数器块存储当前传输的子帧的数目。如果模拟时间超过一个帧周期,子帧计数器块将重置为0。

射频接收

射频接收机模块是基于超外差接收机架构。这种结构应用通带滤波和放大,并将接收到的波形向下转换为中频。该超外差接收机的射频组件为:

  • 带通滤波器

  • 低噪音和功率放大器

  • 由混频器、移相器和本振组成的解调器

set_param (modelName“开放”“关闭”);set_param ([modelName/射频接收机的],“开放”“上”);

要将这两种波形发送到射频接收机,在基带接收和射频接收阶段之间插入一个矢量级联块。矢量连接块水平连接两个波形,每个波形一列。然后,射频接收机内部的Inport模块将两个级联的复杂基带波形转换为射频信号,考虑在中选择的中心频率载波频率此块的参数(选择的每个频率载波频率分配给不同的级联波形)。输出模块将射频信号转换回复杂基带。

由于RF Receiver每一个子帧最多接受1024个样本,在RF Receiver块之前的Input Buffer减少了发送给RF Receiver的样本数量。在当前配置中,输入缓冲区一次发送1024个样本。

在将样本发送到解码子帧块之前,输出缓冲区(在射频接收器之后)在一个子帧内缓冲所有样本,ADC块将信号数字化。您可以使用它的掩码修改ADC块参数。

Delay块表示由缓冲区引起的延迟。由于延迟的持续时间相当于一个子帧的传输,解码子帧块不解调在一个子帧期间收到的第一个信息。

您可以使用RF Receiver块掩码配置RF Receiver组件。

射频接收机块表现出典型的损伤,包括:

  • 相位噪声作为一种次级效应,直接与振荡器有源器件中的热噪声有关。

  • 当放大器工作在饱和区域时,由于直流功率限制引起的PA非线性。

NR基带接收和测量

解码子帧块对接收到的子帧进行OFDM解调、信道估计和均衡,恢复并绘制星座图中的PDSCH符号。该块还将EVM随时间和频率的变化取平均值,并绘制以下值:

  • 每个OFDM符号的EVM:每个OFDM符号上的EVM平均值。

  • 每个插槽的EVM:每个插槽内分配的PDSCH符号上的EVM平均值。

  • 每副载波的EVM:在副载波内分配的PDSCH符号上的EVM平均值。

  • 总体EVM: EVM在所有分配的传输PDSCH符号上的平均值。

根据TS 38.141-1 [1,并不是所有的PDSCH符号都被考虑用于EVM评估。使用RNTI, helper函数hListTargetPDSCHs选取目标PDSCH符号进行分析。

频谱分析仪模块提供频域测量,如ACLR(简称ACPR)、占用带宽、信道功率和CCDF。为了可视化光谱再生,ACLR测试对波形进行采样。过采样系数取决于波形配置,并且应该设置为生成的信号能够表示第一和第二相邻通道。ACLR评估遵循TS 38.141-1中的规范[1].

模型的性能

为了描述LTE干扰对NR接收的影响,你可以比较两种不同情况下的EVM和ACLR结果:1)没有干扰,例如只有NR波形;2)有干扰,你发送的波形,NR和LTE。

  • 无LTE干扰(干扰增益= 0)。为了消除LTE干扰,设置影响收益参数的波形参数块为0。要模拟整个帧,运行模拟足够长的时间以捕获10个子帧(10毫秒)。在仿真过程中,该模型显示EVM和ACLR的测量结果和星座图。这是传输2个子帧时的结果。

set_param ([modelName/波形参数的],“InterfererGain”' 0 ');sim (modelName);
——启动模拟——发送子帧0…发送子帧1…——模拟结束——

根据TS 38.104 [3.]时,进行测量所需的最小ACLR为45 dB,星座为256-QAM时所需的最大EVM为3.5%。由于ACLR值约为53 dB,高于45 dB,而整体EVM值约为0.8%,低于3.5%,这两项测量均在要求范围内。

  • LTE干扰(干扰增益= 1)。若要激活LTE干扰,请设置影响收益参数的波形参数块的任何可用值不同于0。例如,选择值1。

set_param ([modelName/波形参数的],“InterfererGain”' 1 ');sim (modelName);slmsgviewer.DeleteInstance ();
——启动模拟——发送子帧0…发送子帧1…——模拟结束——

与前一种情况相比,星座图失真更大,光谱再生更高。在测量方面,ACLR值约为48 dB,整体EVM约为2%,仍在TS 38.104的要求之内[3.].

射频接收机配置为使用默认的波形参数块值,NR和LTE载波分别以2190 MHz和2120 MHz为中心。这些承运商属于NR业务波段n65 [4]及E-UTRA操作波段1 [5].如果您更改了载波频率或波形参数块中的值,您可能需要更新RF Receiver组件的参数,因为这些参数已被选择用于示例的默认配置。有关更多信息,请参阅本示例的概要和进一步探索部分。

总结与进一步探索

这个例子演示了如何建模和测试NR波形与LTE波形共存时的接收。射频接收机由带通滤波器、放大器和解调器组成。为了评估LTE干扰的影响,该示例修改LTE波形的增益,并执行ACLR和EVM测量。您还可以探讨改变射频损伤的影响。例如:

  • 使用增加相位噪声相位噪声偏移(Hz)相位噪声电平(dBc/Hz)参数对解调器标签的RF Receiver块。

  • 减小放大器块的输入回退通过增加获得(dB)的参数采用多次标签的RF Receiver块。

此外,您可以通过使用频谱分析仪块检查占用带宽、信道功率和CCDF测量值。

如果您更改了载波频率或波形参数块中的值,则可能需要更新RF Receiver组件的参数,因为这些参数已被选择用于示例的默认配置。例如,载波频率的变化需要调整滤波器的带宽。如果您选择的NR带宽大于20MHz,您可能需要更新脉冲响应时间相位噪声频率偏移(Hz)解调器模块的参数。相位噪声偏移量决定了脉冲响应持续时间的下限。如果相位噪声频率偏移分辨率对于给定的脉冲响应持续时间过高,则会出现警告消息,指定适合所需分辨率的最小持续时间。有关更多信息,请参见解调器(射频Blockset)

这个例子可以作为测试不同射频配置下NR-TM和LTE-TM波形共存的基础。您可以尝试用您选择的另一个RF子系统替换RF Receiver块,并相应地配置模型。

参考文献

  1. 3 gpp TS 38.141 - 1。“NR;基站(BS)一致性测试。第1部分:进行一致性测试。第三代合作伙伴项目;技术规范无线电接入网。

  2. 3gpp ts 36.141 " e-utra;基站(BS)一致性测试"第三代合作伙伴项目;技术规范无线电接入网。

  3. 3 gpp TS 38.104。“NR;基站(BS)无线电发射和接收。”第三代合作伙伴项目;技术规范无线电接入网。

  4. 3 gpp TS 38.101 - 1。“NR;用户设备(UE)无线电发射和接收。”第三代合作伙伴项目;技术规范无线电接入网。

  5. 3 gpp TS 36.101。“进阶;用户设备(UE)无线电发射和接收。”第三代合作伙伴项目;技术规范无线电接入网。

相关的话题