主要内容

LTE干扰下NR射频接收机的建模与测试

该示例显示了如何描述RF损伤对新无线电(NR)波形射频接收的影响,当与长期演化(LTE)干扰共存时。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:

  • 误差矢量幅度(EVM):理想(传输)信号和测量(接收)信号在给定时间的矢量差。

  • 相邻信道泄漏率(ACLR):测量泄漏到相邻信道的功率量。它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。

  • 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:以指定信道频率为中心的滤波平均功率。

此外,还考虑了相位噪声和放大器非线性等接收机射频损伤的影响。

该示例以子帧为基础,使用Simulink模型执行以下步骤:金宝app

  1. 使用5G工具箱功能生成基带NR波形。

  2. 使用LTE工具箱功能生成基带LTE波形(干扰)。

  3. 使用采样率匹配块匹配两个信号的采样率。

  4. 为了捕获光谱再生,使用FIR插值块对波形进行4或5倍的过采样。

  5. 将基带波形导入使用RF块集块实现的RF接收器子系统块。该模型为每个波形提供一个射频频率,以在射频块集中携带基带信息。

  6. 通过使用射频接收机子系统模块,模拟将NR波形向下转换为中频的效果。该模块模拟使用射频块集模块的射频接收机引入的损伤。

  7. 使用Spectrum Analyzer模块计算ACLR/ACPR、占用带宽和信道功率。

  8. 使用FIR抽取块对NR波形进行下采样,以补偿FIR插值块执行的上采样。

  9. 使用FIR速率转换块对NR波形进行下采样,以补偿采样率匹配块执行的任何上采样。

  10. 通过对基带波形的解调,提取数据符号并进行测量。

Simu金宝applink模型使用5G工具箱、LTE工具箱和DSP系统工具箱™功能来处理基带波形(步骤1-4和7-10),并使用RF Blockset模块来建模射频接收机(步骤5和6)。该模型支持正常和加速器仿真模式。金宝app

金宝appSimulink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:模拟在射频域中结合两种波形并将NR波形向下转换为中频的效果

  • NR基带接收和测量:通过解调NR基带波形执行RF测量并计算EVM

型号名称=“NewRadioRFReceiverWithLTEInterferenceModel”; 开放式系统(型号名称);

基带生成

5G NR测试模型块传输TS 38.141-1中定义的频率范围1(FR1)的符合标准的5G NR测试模型3.1(NR-TM3.1)波形。此块是使用5 g波形发生器您可以在块的用户数据中访问波形配置参数。本示例使用InitFcn模型的回调要将用户数据中可用的结构存储在基本工作空间变量中,NRInfo. 有关此块的详细信息,请参见来自无线波形发生器应用程序的波形.

类似地,LTE测试模型块传输符合标准的LTE测试模型3.1(E-TM3.1)波形,如TS 36.141中所定义。此块是使用LTE波形发生器(LTE工具箱)应用程序。该示例还使用InitFcn模型的回调将E-TM配置存储在Base Workspace变量中的块用户数据中,LTEInfo. 有关此块的详细信息,请参见来自无线波形发生器应用程序的波形(LTE工具箱).

干扰增益块控制LTE干扰的水平。你可以通过将增益设置为0来禁用干扰。

采样率匹配块向上采样采样率较低的波形,以匹配其他波形的采样率。在RF Receiver模块中组合波形时,波形必须具有相同的采样率。采样率匹配块也水平连接两个波形,每个波形一列。

为了捕获光谱再生,FIR插值块对两个波形进行采样和滤波。多速率参数块提供了一个接口来配置FIR插值和抽取块的参数。

Multirate Parameters块还提供了启用或禁用3GPP TS 38.141-1 ACLR测试的选项。为了可视化光谱再生,ACLR测试对波形进行采样。如果执行3GPP ACLR测量使多速率参数块的参数启用,过采样因子取决于波形配置,并设置为生成的信号能够表示第一和第二相邻通道。指定过采样因子,禁用3GPP ACLR测试。这个过采样因子参数定义了插值因子在FIR插值块和抽取因子在FIR抽取块中。

射频接收

射频接收机子系统是基于超外差接收机体系结构。该架构通过描述以下射频成分,模拟将NR波形向下转换为中频的效果:

  • 带通滤波器

  • 低噪声放大器

  • 由混频器、移相器和本振组成的解调器

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

使用输入缓冲块一次向RF接收器子系统块发送一个样本。

RF接收器子系统块内的输入块将两个串联的Simulink复基带波形转换为RF块集电路包络模拟环境。这个金宝app载波频率参数Inport块指定射频块域中载波的中心频率。输出模块将射频模块集信号转换回Simulink复合基带。金宝app

您可以使用RF接收器子系统块掩码配置RF接收器组件。

RF接收器子系统模块模拟典型损伤,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,由于直流功率限制导致放大器非线性。

  • 阻抗不匹配导致信号反射或低效率的功率传输

在发送样本到解码子帧块之前,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。在输出缓冲块的输出处,FIR抽取和FIR率转换将NR波形向下采样回原始采样率。

ADC子系统模块模拟数字化信号的效果。您可以使用掩码修改ADC子系统块中的块的参数。

在模型中使用缓冲区会产生时间延迟。由于延迟的持续时间相当于一个子帧的传输,解码子帧块不解调第一个收到的子帧。

NR基带接收和测量

解码子帧块执行接收子帧的OFDM解调、信道估计和均衡,以恢复和绘制星座图中的PDSCH符号。该块还对EVM随时间和频率的变化进行平均,并绘制这些值:

  • 每个OFDM符号的EVM:每个OFDM符号上的EVM平均值。

  • 每个插槽的EVM:插槽内分配的PDSCH符号上的EVM平均值。

  • 每子载波EVM:在子载波内分配的PDSCH符号上平均的EVM。

  • 总体EVM:所有分配的发送的PDSCH符号上的EVM平均值。

根据TS 38.141-1,并非所有PDSCH符号都考虑用于EVM评估。使用RNTI,辅助函数hListTargetPDSCHs选择要分析的目标PDSCH符号。

频谱分析器块提供频域测量,例如ACLR(称为ACPR)和占用带宽。如果禁用执行3GPP ACLR测量多速率参数块的参数,您可以选择过采样因子,频谱分析仪块测量占用的带宽。

由于处理延迟,解码子帧块丢弃第一个接收的子帧(1毫秒)。因此,要接收一个帧,必须模拟FDD的时间为11ms(帧的时间为10ms加上最初丢弃的子帧的时间为1ms)。如果仿真时间大于11ms,则5G NR测试模型块循环发送相同的NR帧。类似地,LTE测试模型块循环传输相同的LTE帧。

模型的性能

为了表征LTE干扰对NR接收的影响,你可以比较两种情况下的EVM和ACLR结果:1)无LTE干扰NR传输和2)有LTE干扰NR传输。

  • 无LTE干扰(干扰增益=0). 要消除LTE干扰,请设置获得参数的干扰增益块为0。运行模拟以捕获,例如,4个子帧(5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。

set_param ([modelName' /干预获得'],“收益”,'0'); sim(型号名称);

无LTE干扰时,ACLR值在50和87 dB左右,整体EVM在0.9%左右。

  • LTE干扰(干扰增益= 1). 要激活LTE干扰,请设置获得参数的干扰增益块的值不为0。例如,选择1。

set_param ([modelName' /干预获得'],“收益”,'1'); sim(型号名称);

与前一种情况相比,星座图更扭曲,光谱再生更高。就测量而言,ACLR值约为46和82 dB,总体EVM约为2%。

射频接收机配置为与5G NR测试模型和LTE测试模型块中选择的波形配置协同工作,NR和LTE载波分别以2190 MHz和2120 MHz为中心。这些运营商属于NR操作波段n65, TS 38.101-1和E-UTRA操作波段1,TS 36.101。

总结与进一步探索

此示例演示如何在与LTE波形共存时建模和测试NR波形的接收。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。你也可以探索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)相位噪声级(dBc/Hz)上的参数解调器RF接收器子系统块的选项卡。

  • 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RF接收器子系统块的选项卡。

如果修改RF Receiver子系统块的载波频率或NR-TM和E-TM配置,请检查是否需要更新RF Receiver组件的参数,因为这些参数已被选择用于当前示例配置。例如,载波频率的变化需要修改通带频率阻带频率射频接收机内部射频带通滤波器块的参数。如果您选择的带宽大于20 MHz,请检查是否需要更新脉冲响应时间相位噪声频率偏移(Hz)参数解调器(射频Blockset)块。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较高,则会出现一个警告消息,指定适合所需分辨率的最小持续时间。

您可以使用此示例作为测试不同射频配置下NR-TM和E-TM波形共存的基础。您可以尝试用另一个射频子系统替换射频接收器子系统块,然后相应地配置模型。

要使用不同的NR-TM波形,请打开5 g波形发生器应用程序,选择NR-TM配置,然后导出新块。同样,要使用不同的E-TM波形,请打开LTE波形发生器应用程序,选择E-TM配置,然后导出新块。有关如何生成和使用此类块的详细信息,请参见使用App生成的块在Simulink中生成无线波形金宝app.

工具书类

  1. 3GPP TS 38.141-1。“NR.基站(BS)一致性测试第1部分:进行的一致性测试。”第三代伙伴关系项目;技术规范组无线电接入网。

  2. 3gpp ts 36.141 " e-utra;基站(BS)一致性测试"第三代伙伴关系项目;技术规范组无线电接入网。

  3. 3 gpp TS 38.101 - 1。“NR;用户设备(UE)无线电发射和接收。”第三代伙伴关系项目;技术规范组无线电接入网。

  4. 3 gpp TS 36.101。“进阶;用户设备(UE)无线电发射和接收。”第三代伙伴关系项目;技术规范组无线电接入网。

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