测量射频损伤对LTE系统的影响

通信系统的性能对射频元件，如低噪声放大器(LNAs)、功率放大器(PAs)或混频器提出了很高的要求。这些射频元件所规定的约束直接影响基带设计。两个著名的例子包括GSM选择GMSK调制，或者LTE上行选择SC-FDMA调制。因此，在设计过程的早期就评估这些射频组件对完整系统的影响是可取的。这需要建立一个具有精确基带建模和真实射频效果的仿真。

LTE System Toolbox™可以方便地访问详细的基带建模和标准测量，如EVM和ACLR。它还集成了SimRF™(图1)，它提供了射频系统的快速模拟，并深入了解互调失真、图像抑制和相位噪声等影响。

这个例子展示了如何评估射频前端对EVM的影响。我们想要考虑的不完美包括:

• LNA:非线性(IP3)，频率相关响应(s参数)，噪声
• 混频器/解调器:I/Q不平衡，相位噪声，输入隔离，非线性(IP2)， LO泄漏
• VGAs:非线性(IP3, 1dB压缩点)

射频接收机设置

图2为射频接收机模型。输入信号经过LNA，然后通过直接转换解调器到达基带。I/Q组件用VGA放大，并组合成复杂的输出信号，用于进一步处理和分析

仿真结果

图3比较了理想射频前端与带有缺陷的真实射频前端的测量值。该图清楚地显示了损伤对射频前端的影响。通过在设计早期利用这种模拟，我们可以微调射频组件参数，以验证EVM目标是否满足。

发送/接收链的详细信息

我们使用MATLAB中的LTE系统工具箱^®生成符合标准的LTE数据的子帧。输出变量,tx，表示循环前缀插入后OFDM调制器的基带输出。如下图所示，LTE系统工具箱包括如下功能lteRMCDLTool生成符合标准的测试信号[1]。

%使用固定的PDSCH数据创建eNodeB传输rmc = lteRMCDL(“R.6”);data = randi([0 1]， sum(rmc.PDSCH.TrBlkSizes)，1); / /将rmc.PDSCH.TrBlkSizes赋值[tx， ~， info] = lteRMCDLTool(rmc, data);

使用sim卡命令时，将LTE系统工具箱生成的信号导入Simulink金宝app^®．

% SimRF testbenchsim(模型、时间(结束));xInitial = xFinal;

如图4所示，输入信号(橙色)经过滤波和自由空间后，进入接收机，加入高斯白噪声。接收到的信号然后进入RF前端，如图4中蓝色所示，并在图2中讨论。这就是来自SimRF的RF模拟引擎发挥作用的地方。

作为射频损害的一个例子，混频器包括相位噪声。图5显示了在混频器中使用的LO周围的相位噪声的轮廓，分贝与频率偏移的对数。

其他影响包括非线性，由于直接转换过程中谐波混回直流，导致射频前端输出的直流偏置。为了补偿这个直流偏置，信号被传递给一个ADC和一个直流偏置补偿算法(没有显示)。

simmrf采用电路包络技术，在不损失精度的前提下实现对射频信号的快速仿真。电路包络技术使射频模型与数字基带算法易于集成，并提供了一个自然的框架，可以轻松描述射频效应和缺陷。

图6显示了信号在链的以下阶段的频谱:

• 变送器输出(黄色)
• 接收端的输入(蓝色)，经过衰减和噪声相加
• 射频前端输出(红色)，功率增加，但直流偏置
• 直流偏置补偿器输出(绿色)

直流偏置补偿算法成功地消除了以中心频率处的红峰为代表的直流偏置。

最后，我们使用LTE System Toolbox在MATLAB中测量EVM信号，根据3GPP TS 36.101[2]提供EVM。

计算EVM测量值= hPDSCHEVM(rmc, struct(“PilotAverage”，“TestEVM”), rx);evmpeak (n) = evmmeas.Peak;evmrms (n) = evmmeas.RMS;

结论

LTE系统工具箱与SimRF集成，在LTE系统环境中模拟RF组件。LTE System Toolbox提供准确的LTE基带建模，而SimRF通过其射频组件和核心模拟器，让您可以透明地模拟设计的射频部分。

通过使用LTE System Toolbox和SimRF在设计过程的早期评估射频组件的性能和影响，我们可以降低后期可能出现的风险和问题。

参考文献

［1］生成LTE波形
[2] 3GPP TS 36.101 -基站无线电传输和接收
［3］PDSCH误差矢量大小(EVM)测量