测量LTE上行EVM和带内辐射

EVM的计算基于接收信号星座误差，即分配资源块的理想接收波形与实测波形之间的差值。带内辐射定义为非分配资源块(RB)中用户设备(user equipment)输出功率与已分配资源块(RB)中终端输出功率的比值。LTE System Toolbox™可以测量EVM和带内辐射。

通过这些测量，您可以评估接收信号和传输通道的质量。这些测量是评估LTE发射机质量的关键，包括射频和模拟组件造成的任何损害。

本示例展示了使用LTE系统工具箱对上行信号执行EVM和带内发射的五个步骤，这些步骤符合TS 36.101附录F[1]。

上行传输信号生成

使用参考测量通道(RMC)和随机物理上行共享通道(PUSCH)数据创建UE传输波形。为了生成波形，我们使用lteRMCULToolLTE系统工具箱app，如图1所示。我们设置适当的参数，如参考通道标识符和冗余版本(RV)序列。然后我们为传输输出波形、资源网格和RMC配置提供变量名。最后，我们点击生成波形．

或者，我们使用MATLAB^®函数lteRMCUL首先为特定于给定固定参考通道(FRC)的给定UE设置创建配置结构。该结构与lteRMCULTool函数和随机PUSCH数据生成波形和资源网格。以下四行MATLAB代码执行这些操作，并允许直接访问自定义参考波形:

frc = lteRMCUL (“A3-1”）;% UE配置，TS36.101 FRCfrc.PUSCH.RVSeq = 0;%冗余版本data = randi([0 1]， frc.PUSCH.TrBlkSizes(1)， 1);创建随机PUSCH数据[tx波形，txGrid] = lteRMCULTool(frc, data);% UE传输波形生成

损伤和噪声建模

在实际情况下，这个信号通常被馈送到射频电路进行放大、上转换和空中传输。由于放大器、调制器等不完善，这一步骤通常会导致信号质量受损，这就是为什么在这一步骤之后测量信号EVM是至关重要的。

此时，我们在传输波形中添加减值以模拟被测设备。例如，我们将缺陷引入模型:

• 1.2%的发射EVM采用加性噪声建模
• 33hz频率偏移
• 恒定的0.01 - 0.005j I/Q不平衡偏移量

下面的MATLAB脚本展示了我们如何使用LTE系统工具箱功能轻松添加这些类型的损害。

模型传输带有加性噪声的EVM信息= lteSCFDMAInfo (frc);从FRC结构中获取FFT长度txEVMpc = 1.2;设置所需传输EVM的百分比获得= txEVMpc /(100 * 12(双(info.Nfft)));计算加性噪声增益evmModel = gain * complex(randn(size(tx波形))，randn(size(tx波形)))/2;rxWaveform = txWaveform + evmModel;为传输波形添加噪声%添加频率偏移foffset = 33.0;％频率偏移(赫兹)rx波形= lteFrequencyCorrect(frc, rx波形，-foffset);%添加智商偏移Iqoffset = complex(0.01， -0.005);rxWaveform = rxWaveform + iqoffset;

校正接收波形

接收到的波形必须经过定时同步和I/Q偏移校正，才能计算EVM和带内发射。在子帧到子帧的基础上，我们还必须估计频率偏移量，并相应地修正接收到的波形。下面的MATLAB脚本展示了如何使用LTE系统工具箱的功能进行定时同步和I/Q偏移校正。

注意:频率偏移校正没有在下面的MATLAB代码中显示，而是在hPUSCHEVM接下来在度量EVM中介绍的助手函数。

%同步接收波形timing_offset = lteULFrameOffset(frc, frc。PUSCH rxWaveform);rx波形= rx波形(1+timing_offset:end，:);%执行IQ偏移校正iqoffset =意味着(rxWaveform);rx波形= rx波形- iqoffset;

挣值管理测量都

接收到的波形由EVM逐帧测量。为了计算EVM，除了分配资源块的实测接收符号外，还需要重构理想符号。理想的符号通过以下操作的组合获得:单载波频分多址(SC-FDMA)解调以获得接收到的资源网格、信道估计、PUSCH均衡、符号解调和解码，然后对接收到的比特进行重新编码、重新排列和重构。图2显示了EVM测量的过程。

在两个时间点(低和高)测量平均EVM，其中低和高位置对应于循环前缀(CP)开始和结束内的快速傅里叶变换(FFT)窗口的对齐。图3显示了单载波频分复用(SC-FDM)数据符号内的低测点和高测点的位置。在FFT样本中，低位置和高位置之间的差异称为EVM窗口长度。

EVM窗口长度取决于通道带宽或是否使用普通CP。表1说明了EVM窗口长度对正常CP带宽的依赖关系。LTE系统工具箱要求将低位置和高位置指定为CP长度的一部分。

所有这些计算都在单个助手函数中执行hPUSCHEVM的LTE系统工具箱。下面的MATLAB代码展示了如何通过提供作为输入的FRC和接收波形调用函数rxWaveform，得到输出所分配资源块的平均整体PUSCH EVM和平均整体解调参考信号(DRS) EVM。

%计算EVM和带内发射[evpusush, evmdrs] = hPUSCHEVM(frc, rx波形);%显示EVM结果流('平均整体PUSCH EVM: %0.3f%%\n', evmpusch.RMS * 100);流('平均总体DRS EVM: %0.3f%%', evmdrs.RMS * 100);

平均整体PUSCH EVM: 1.627%平均整体DRS EVM: 0.925%

注意，每个e - ultra载波对于QPSK/BPSK和16QAM调制的EVM不应分别超过17.5%和12.5%的EVM水平，根据3 GPP TS36.101，表6.5.2.1.1-[1]。我们在上述测量中得到的结果完全在这个范围内。

测量带内排放

为了测量带内排放，我们需要计算非分配RB中的UE输出功率。非分配RBs的数目取决于我们选择的财务汇报局。通过运行下面的MATLAB代码，我们可以可视化传输带宽内已分配和未分配的RBs。

浏览(1:尺寸(txGrid, 2), 1:尺寸(txGrid, 1), 20 * log10 (abs (txGrid (:,: 1))));标题(“为带内排放可视化已分配和未分配RBs”）;包含(“槽指数”）;ylabel (“副载波指数”）;zlabel (“象征力量”）;

图4在右侧显示了一个已分配的RB (RB=0)，它将12个子载波和5个未分配的RBs扩展到已分配RB的左侧。在已分配的资源块之外的第一个相邻的资源块用RB=1表示，其他未分配的资源块按顺序显示，最多为RB=5。

所有与分离已分配和未分配RBs以及计算带内发射相关的计算都在LTE系统工具箱的同一个helper函数hPUSCHEVM中进行。下面的MATLAB脚本演示了如何使用EVM部分中描述的相同输入参数调用函数。然后我们得到，作为它的第三个输出参数，每个槽的绝对和相对带内发射测量。

%计算EVM和带内发射[~， ~， emission] = hPUSCHEVM(frc, rx波形);绘制绝对带内发射图;h =情节(emissions.Absolute。＇，＇* - - - - - -＇）;标题(“每个未分配RB的绝对带内排放”，.．.“字形大小”10“FontWeight”，“正常”）;包含(“槽”，“字形大小”10“FontWeight”，“正常”）;ylabel (“绝对带内排放”，“字形大小”10“FontWeight”，“正常”）;nRB =长度(emissions.DeltaRB);s = cell(1, nRB);为k=1:nRB s{k} = sprintf('\\Delta _ R _ B=%d', emissions.DeltaRB (k));结束传奇(h, s,“位置”，“最佳”）;

上面的脚本还绘制了下面的图5，其中可视化了每个已分配RB的带内绝对发射，范围从与已分配RB相邻的RB (RB=1)到距离已分配RB最远的未分配RB (RB=5)。

总结

LTE系统工具箱使您能够按照标准文件TS 36.101附件F[1]和TS 36.104附件E[2]执行EVM和带内排放测量。

如果您为LTE系统的实际实现设计射频组件，那么该功能是一个关键促成因素，因为您可以根据3GPP规范快速评估系统的性能。

所提出的度量工作流定义和执行所需的时间最短。此外，访问MATLAB代码开放了无限的设计修改和使用算法的访问。LTE系统工具箱包括下行[3]和上行[4]EVM测量。

参考文献

3GPP TS 36.101 -用户设备无线电传输和接收
3GPP TS 36.104 -基站无线电发射和接收
[3]PDSCH误差矢量量级(EVM)测量
[4]LTE上行EVM和带内排放测量