建模和测试一个NR射频发射机

这个示例使用:

开放式

该示例说明了如何表征RF损伤的影响，例如在新无线电（NR）射频（RF）发射器的性能下的相位和正交（IQ）不平衡，相位噪声和功率放大器（PA）非线性。NR RF发射器使用5G Toolbox™和RF BlockSet™在S金宝appimulink®中进行建模。

介绍

本例展示了如何描述射频损伤(如IQ不平衡、相位噪声和PA非线性)对NR射频发射机性能的影响。为了评估性能，示例考虑以下度量:

误差矢量幅度(EVM):理想(发射)信号与被测(接收)信号在给定时间的矢量差。
相邻信道泄漏比(ACLR):泄漏到相邻信道的功率量的度量，定义为以指定信道频率为中心的滤波后平均功率与以相邻信道频率为中心的滤波后平均功率的比值。
已占用带宽:以所分配的信道频率为中心，包含信号总集成功率的99%的带宽。
频道电源：过滤均为频道频率的平均功率。
互补累积分布函数（CCDF）：信号瞬时功率的概率是在其平均功率上方指定的水平。

该模型通过子帧的基础上的子帧工作。对于每个子帧，工作流包括以下步骤：

使用5G工具箱函数生成基带波形。
将生成的波形上转换为通带频率，并使用RF块集应用RF滤波和放大。
将传输的波形降低到基带频率。
使用频谱分析仪块计算ACLR/ACPR、占用带宽、信道功率和CCDF。
在接收端解调波形以测量EVM。

该示例使用Simulink模型来执行这金宝app些操作。基带信号处理（步骤1和5）使用MATLAB®功能块，而RF发射器建模（步骤2-4）使用RF块集。该模型支持正常和加速器金宝app仿真模式。

金宝app仿真软件模型结构

该模型包含三个主要组件：

NR基带生成:产生基带波形。
RF传输：将来自基带的波形上转换为通带，应用RF滤波，放大并执行下变频。
NR基带接收和测量：执行RF测量并解调基带波形以计算EVM。

modelname =.'nrmodelingandtestingrftransmittermodel';Open_System（ModelName）;

NR基带代

nrtm传输块传输符合标准的5G NR测试模型(nrtm)波形，用于频率范围1 (FR1)和频率范围2 (FR2) [1]。

对于NR-TM波形生成，您可以使用NR-TM传输块掩模指定NR-TM名称，通道带宽，子载波间距（SCS），双工模式，小区标识和TS 38.141版本。此外，此块提供启用或禁用ACLR测试的选项。当启用ACLR测量时，波形被过采样以可视化光谱再生。

有关如何生成NR-TM的详细信息，请参阅5G NR-TM和FRC波形生成。

作为示例以子帧的基础上的子帧工作，NR-TM传输块一次发送一个子帧。在FDD双工模式的情况下发送10个子帧，对应于一个帧，持续10ms。如果模拟时间超过10ms，则NR-TM传输块循环地发送相同的帧。子帧计数器块存储当前发送的子帧的数量。如果模拟时间比帧周期长，则子帧计数器块将重置为0。

射频传输

RF发射器块基于超外差发射器架构。该架构将波形上转换为通带频率，并在发送信号之前应用RF滤波和放大。超外差发射器的典型组件是：

IQ调制器由混频器，移相器和本地振荡器组成
带通滤波器
功率放大器

除了这些组件，该RF发射机模块还包括一个可变增益放大器(VGA)，以控制高功率放大器(HPA)的输入回退(IBO)水平。

set_param (modelName'打开'那'离开'）;set_param ([modelName' /射频发射机的]，'打开'那“上”）;

Inport块将复杂基带波形转换为射频信号，Outport块将射频信号转换回复杂基带。因为射频发射机每子帧最多接受1024个样本，在射频发射机块之前的输入缓冲区减少了发送到射频发射机的样本数量。在当前配置中，Input Buffer每次发送1024个样本。

在将样本发送到解码子帧块之前，输出缓冲器(在射频发射机之后)缓冲一个子帧内的所有样本。

延迟块考虑缓冲诱导的延迟。随着延迟的持续时间等同于子帧的传输，解码子帧块不会解调在子帧时段期间接收的第一信息。

射频发射机组件可以通过射频发射机块掩码进行配置。

RF发射器块展示典型的损伤，包括：

I / q由于发射器链的并行部分与处理IQ信号路径之间的并行部分之间的增益或相位不匹配而失衡。
相位噪声作为一个次要效应，与振荡器有源器件内的热噪声直接相关。
当放大器在饱和区域工作时，HPA非线性由于DC电源限制。

此示例突出了HPA非线性行为的影响。

NR基带接收和测量

解码子帧块执行接收的子帧，信道估计和均衡的OFDM解调，以恢复并绘制星座图中的PDSCH符号。该块还随着时间和频率平均EVM并绘制这些值：

EVM每个OFDM符号：EVM在每个OFDM符号上平均。
每个插槽的EVM: EVM平均超过一个插槽内分配的PDSCH符号。
EVM每个子载波：EVM在子载波中的分配PDSCH符号上平均。
总体EVM：EVM在传输的分配PDSCH符号上平均。

根据TS 38.141-1 [1[并非所有PDSCH符号都被认为是EVM评估。使用RNTI，辅助功能hlisttargetpdschs.选择要分析的目标PDSCH符号。

频谱分析仪块提供频域测量，例如ACLR（称为ACPR），占用带宽，信道功率和CCDF。为了可视化光谱再生，ACLR测试防爆了波形。过采样因子取决于波形配置，并且应该被设置成使得所生成的信号能够表示第一和第二相邻信道。ACLR评估遵循TS 38.141-1中的规格[1]。

模型的性能

为了表征HPA非线性在EVM和ACLR评估中的影响，您可以测量HPA的幅度调节（AM / AM）。AM / AM指的是输入功率水平的输出功率水平。辅助功能hPlotHPACurve显示为该模型选择的HPA的AM/AM特性。

hPlotHPACurve ();figHPA = gcf;

P1DB是1 dB压缩点的功率，并且通常在选择HPA的IBO级别时用作参考。您可以通过分析HPA的不同操作点的EVM和ACLR结果来查看RF发射器对RF发射器的HPA影响。例如，在IBO = 15 dB的情况下比较与在线性区域中操作的HPA对应的情况，当IBO = 2 dB时，对应于在完全饱和的HPA操作时。VGA的增益控制IBO级别。要保持VGA线性行为，请选择低于20 dB的增益值。

线性HPA (IBO = 15 dB)。在15 dB的IBO级别运行，设置可用功率增益参数设置为0 dB。要模拟整个帧，请运行模拟足够长的时间来捕获，例如，4个子帧(4毫秒)。在仿真过程中，模型显示了EVM和ACLR测量值以及星座图。

set_param ([modelName' /射频发射机的]，'vgagain'那'0'）;sim (modelName);

——启动模拟——发射子帧0…发送子帧1…发送子帧2…发射子帧3…—结束模拟—

根据TS 38.104 [2[用于进行测量的最小所需ACLR为45dB，当星座为64-QAM时，所需的最大EVM为8％。随着ACLR值高于45 dB，总体EVM大约1.3％，低于8％，两项测量都属于要求。

非线性HPA（IBO = 2 dB）。要在IBO级别为2 dB，请设置可用功率增益参数设置为12db。

set_param ([modelName' /射频发射机的]，'vgagain'那“12”）;sim (modelName);slmsgviewer.deleteinstance（）;%恢复默认参数set_param ([modelName' /射频发射机的]，'vgagain'那'0'）;

——启动模拟——发射子帧0…发送子帧1…发送子帧2…发射子帧3…—结束模拟—

与前一个情况相比，星座图扭曲，光谱再远足较高。就测量而言，第一相邻信道ACLR不会落在TS 38.104的要求范围内2而总体EVM更高，约为7%。

RF发射器被配置为使用NR-TM传输块的默认值，并且载波以2140 MHz（FR1）为中心。如果您更改载波频率或波形参数块中的值，您可能需要更新射频发射机组件的参数，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，请参阅此示例的摘要和进一步探索部分。

摘要和进一步的探索

此示例演示了如何在Simulink中模拟和测试NR RF发射机。金宝appRF发射器由IQ调制器，带通滤波器和放大器组成。为了评估性能，Simulink模型考虑ACLR和EVM测量。金宝app该示例突出显示HPA非线性对RF发射器性能的影响。您还可以探索改变其他损伤的影响。例如：

通过使用使用的增加I / Q不平衡I/Q增益不匹配(dB)和I / q相位错配（DEG）参数在智商调制器RF发射器块的选项卡。
通过使用增加相位噪声相位噪声偏移(Hz)和相位噪声水平（DBC / Hz）参数在智商调制器RF发射器块的选项卡。

此外，您可以检查占用的带宽，通道功率，和CCDF测量使用频谱分析仪块。

如果您更改载波频率或波形参数块中的值，您可能需要更新射频发射机组件的参数，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修改滤波器的带宽。如果选择的带宽大于20MHz，可能需要更新脉冲响应持续时间和相位噪声频率偏移(Hz)IQ调制器模块的参数。相位噪声偏移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来说太高，则会出现一个警告信息，指定适合所需分辨率的最小持续时间。有关更多信息，请参见智商调制器（rf块集）。

此示例可能是测试不同RF配置的NR-TM波形的基础。您可以尝试通过您选择的另一个RF子系统替换RF发射器块，并相应地配置模型。