主要内容

带射频损伤的5G NR下行波形EVM测量

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这个例子展示了如何测量NR测试模型(NR- tm)或固定参考通道(FRC)波形的误差矢量幅度(EVM)。该示例还展示了如何添加射频损伤，包括相位噪声、同相和正交(I/Q)不平衡、滤波效应和无记忆非线性。

简介

对于基站射频测试，3GPP 5G NR标准定义了一组NR- tm波形。对于用户设备(UE)测试，该标准定义了一组FRC波形。频率范围1 (FR1)的NR-TMs和FRCs在TS 38.141-1中定义，而频率范围2 (FR2)的NR-TMs和FRCs在TS 38.141-2中定义。

这个例子展示了如何生成NR波形(TM或FRC)，添加射频损伤，如相位噪声、I/Q不平衡、滤波效应和无记忆非线性，并计算结果信号的EVM。该示例绘制了每个正交频分复用(OFDM)符号、槽和子载波的RMS和峰值EVMs，还计算了总体EVM(在完整波形上平均的RMS EVM)。TS 38.104的附件B和附件C分别定义了FR1和FR2中EVM的替代计算方法。该图显示了本示例中实现的处理链。

仿真参数

每个NR-TM或FRC波形由以下组合定义:

  • NR-TM / FRC的名字

  • 信道带宽

  • 副载波间距

  • 双工模式

为FR1和FR2选择一个Release 15的nr - tm:%”NR-FR1-TM1.1”、“NR-FR1-TM1.2”、“NR-FR1-TM2”,%”NR-FR1-TM2a”、“NR-FR1-TM3.1”、“NR-FR1-TM3.1a”,%”NR-FR1-TM3.2”、“NR-FR1-TM3.3”、“NR-FR2-TM1.1”,%”NR-FR2-TM2”、“NR-FR2-TM2a”、“NR-FR2-TM3.1”、“NR-FR2-TM3.1a”%或%从Release 15 frc中为FR1和FR2选择一个:%”DL-FRC-FR1-QPSK”、“dl - frc - fr1 - 64 - qam”,%”dl - frc - fr1 - 256 - qam”、“DL-FRC-FR2-QPSK”,%”DL-FRC-FR2-16QAM”、“dl - 64 - qam frc - fr2”rc =“NR-FR1-TM3.2”；%参考通道(NR-TM或FRC)%选择NR波形参数bw =“10 mhz”；%通道带宽scs =“30千赫”；%副载波间距dm =“FDD”；%双工模式

对于TMs，生成的波形可能包含多个物理数据共享通道(PDSCH)。所选择的PDSCH分析是基于无线网络临时标识符(RNTI)。默认情况下，EVM计算考虑这些rnti:

  • rr - fr1 - tm2: rnti = 2 (64qam evm)

  • rr - fr1 - tm2a: RNTI = 2 (256QAM EVM)

  • rr - fr1 - tm3.1: RNTI = 0和2 (64QAM EVM)

  • rr - fr1 - tm3.1 a: RNTI = 0和2 (256QAM EVM)

  • rr - fr1 - tm3.2: rnti = 1 (16qam evm)

  • rr - fr1 - tm3: rnti = 1 (qpsk evm)

  • rr - fr2 - tm2: rnti = 2 (64qam evm)

  • rr - fr2 - tm2a: RNTI = 2 (256QAM EVM)

  • rr - fr2 - tm3.1: RNTI = 0和2 (64QAM EVM)

  • rr - fr2 - tm3.1 a: RNTI = 0和2 (256QAM EVM)

根据规范(TS 38.141-1, TS 38.141-2)，这些tm不设计用于执行EVM测量:NR-FR1-TM1.1, NR-FR1-TM1.2, NR-FR2-TM1.1。但是，如果生成这些tm，该示例将测量以下rnti的EVM。

  • rr - fr1 - tm1.1: rnti = 0 (qpsk evm)

  • rr - fr1 - tm1.2: rnti = 2 (qpsk evm)

  • rr - fr2 - tm1.1: rnti = 0 (qpsk evm)

对于PDSCH FRCs和物理下行控制通道(pdch)， EVM计算默认考虑RNTI 0。

该示例为上面列出的rnti计算PDSCH EVM。若要覆盖默认的PDSCH rnti，请指定targetRNTIs向量

targetRNTIs = [];

要打印EVM统计信息，请设置displayEVM来真正的．要禁用打印，请设置displayEVM来假．要绘制EVM统计信息，请设置plotEVM来真正的．若要禁用绘图，请设置plotEVM来假

displayEVM = true;plotEVM = true;
如果displayEVM流('参考通道= %s\n'、rc);结束
参考通道= NR-FR1-TM3.2

测量TS 38.104附录B(FR1) /附录C(FR2)中定义的EVMevm3GPP来真正的．evm3GPP默认禁用。evm3GPP在PDCCH EVM测量时禁用。

evm3GPP = false;

本例考虑了通过射频发射机或接收机时使波形失真的最典型的缺陷:相位噪声、I/Q不平衡、滤波效应和无记忆非线性。通过切换标志启用或禁用损害phaseNoiseOn，IQImbalanceON，filterOn,nonLinearityModelOn．

phaseNoiseOn = true;IQImbalanceON = true;filterOn = true;nonLinearityModelOn = true;

若要模拟宽带滤波效果，请指定较高的波形采样率。你可以通过将波形带宽与过采样因子相乘来提高采样率，OSR．若要使用名义采样率，请设置OSR为1。

OSR = 5;%过采样因子创建波形发生器对象tmwavegen = hNRReferenceWaveformGenerator (rc, bw, scs, dm);%波形带宽带宽= tmwavegen.Config.ChannelBandwidth * 1 e6;如果OSR > 1|tmwavegen|中的|Config|属性指定配置%标准定义的参考波形。它是一个只读属性。要自定义波形，使|Config|属性可写。tmwavegen = makeConfigWritable (tmwavegen);通过乘以波形带宽来增加采样率% | OSR |tmwavegen.Config.SampleRate = * OSR带宽;结束生成波形，得到波形采样率[txWaveform, tmwaveinfo resourcesinfo] = generateWaveform (tmwavegen tmwavegen.Config.NumSubframes);sr = tmwaveinfo.Info.SamplingRate;波形采样率%

将波形归一化以适应非线性的动态范围。

txWaveform = txWaveform / max (abs (txWaveform), [],“所有”）;

该波形由一帧频分双工(FDD)和两帧时分双工(TDD)组成。重复信号两次。删除产生的波形的前半部分，以避免由相位噪声模型引入的瞬态。

txWaveform = repmat (txWaveform 2 1);

射频损伤

本节展示了如何建模这些射频损害:相位噪声、I/Q不平衡、滤波效应和非线性。

引入相位噪声失真。图中显示了相位噪声特性。本例中考虑的载波频率取决于频率范围。本例使用FR1和FR2的中心频率值分别为4ghz和30ghz。相位噪声特性由R1-163984“讨论相位噪声建模”中描述的极/零模型生成。

如果phaseNoiseOn%载波频率如果tmwavegen.Config.FrequencyRange = =“FR1”%载频为FR1fc = 4 e9;其他的%载频为FR2fc = 30 e9;结束%计算相位噪声水平foffsetLog = (4:0.2: log10 (sr / 2) -0.001);%模型偏移从10e3Hz到%几乎sr / 2。为了避免%混叠，采样率%必须大于两倍指定的最大值%由FrequencyOffsetfoffset = 10。^ foffsetLog;线性频率偏移百分比PN_dBc_Hz = hPhaseNoisePoleZeroModel (foffset、fc、“C”）;图;semilogx (foffset PN_dBc_Hz);包含(频率偏移(Hz)”）;ylabel (“dBc /赫兹”）;标题(的相位噪声模型）;网格在对波形应用相位噪声pnoise = comm.PhaseNoise (“FrequencyOffset”foffset,“水平”PN_dBc_Hz,“SampleRate”、sr);pnoise。RandomStream =“与种子mt19937ar”；rxWaveform = pnoise (txWaveform);释放(pnoise);其他的rxWaveform = txWaveform;% #好< UNRCH >结束

介绍了I / Q不平衡。应用0.2 dB振幅不平衡和0.5度相位不平衡的波形。您还可以通过设置来增加振幅和相位不平衡amplitudeImbalance而且phaseImbalance更高的值。

如果IQImbalanceON amplude失衡= 0.2;phaseImbalance = 0.5;rxWaveform = iqimbal (rxWaveform amplitudeImbalance phaseImbalance);结束

介绍过滤效果。要过滤基带波形，使用低通滤波器。如果使用电流通带和阻带频率，PassbandFrequency而且StopbandFrequency，结果在一定波形带宽和高EVM值OSR，使用更宽的滤镜增加PassbandFrequency而且StopbandFrequency．若要使用较窄的过滤器，请缩小PassbandFrequency而且StopbandFrequency．您还可以修改通带波纹和阻带衰减。该图显示了低通滤波器的幅值响应。

如果filterOn创建低通过滤器对象LPF = dsp。LowpassFilter (“SampleRate”老,.．.“FilterType”，“信息检索”，.．.“PassbandFrequency”sr / 2 - (sr / 2 * 0.6),.．.“StopbandFrequency”sr / 2 - (sr / 2 * 0.5),.．.“PassbandRipple”, 0.7,.．.“StopbandAttenuation”、60);绘制低通滤波器的幅值响应[h, w] = freqz (LPF);图绘制(w /π,mag2db (abs (h)));轴(“紧”）;网格;标题(“LPF的量级响应”)包含('归一化频率(x \pi rad/sample)'）;ylabel (“(dB)级”）;%筛选波形rxWaveform = LPF (rxWaveform);释放(LPF);结束

引入非线性失真。对于本例，使用Rapp模型。该图显示了Rapp模型引入的非线性。将Rapp模型的参数设置为符合附件A.1 TR 38.803中无记忆模型的特征。

如果nonLinearityModelOn生成Rapp模型对象拉普= comm.MemorylessNonlinearity (“方法”，“拉普模式”）;拉普。平滑度= 1.55;拉普。OutputSaturationLevel = 1;图非线性特性plotNonLinearCharacteristic (rapp);%应用非线性rxWaveform =拉普(rxWaveform);释放(rapp);结束

绘制出添加射频损耗前后的波形频谱

范围=简介(“SampleRate”老,“SpectralAverages”5,.．.“ChannelNames”, {“Non-distorted波形”，扭曲的波形的}，.．.“YLimits”(-60 0),“标题”，“添加非线性前后的波形”）;范围([txWaveform rxWaveform]);释放(范围);

信号之前重复了两次。去掉这个信号的前半部分。这避免了减值模型引入的任何暂态。

如果dm = =“FDD”nFrames = 1;其他的% TDDnFrames = 2;结束rxWaveform (: 1: nFrames * tmwaveinfo.Info.SamplesPerSubframe * 10日)= [];

测量

函数hNRDownlinkEVM执行以下步骤来解码和分析波形:

  • 粗频偏估计与校正

  • 整数频率偏移估计和校正

  • I/Q不平衡估计和校正

  • 使用解调参考信号(DM-RS)在一帧的FDD(两帧的TDD)上进行同步

  • 接收波形的OFDM解调

  • 精细的频偏估计和校正

  • 信道估计

  • 均衡

  • 常见相位误差(CPE)的估计和补偿

  • PDSCH EVM计算(使能开关evm3GPP，根据TS 38.104、附件B (FR1) /附件C (FR2)中规定的EVM测量要求进行处理。

  • PDCCH维生素与计算

该示例测量并输出每个符号、每个槽位和每帧峰值EVM和RMS EVM的各种EVM相关统计信息。该示例显示每个槽位和帧的EVM。它还显示了整个输入波形的整体EVM平均值。该示例生成了许多图:EVM vs每个OFDM符号、插槽、子载波和整体EVM。每个图显示峰值vs RMS EVM。

cfg =结构();cfg。Evm3GPP = Evm3GPP;cfg。TargetRNTIs = TargetRNTIs;cfg。PlotEVM = PlotEVM;cfg。DisplayEVM = DisplayEVM;cfg。Label = tmwavegen.ConfiguredModel{1}; cfg.IQImbalance = IQImbalanceON;%计算和显示EVM测量[evmInfo, eqSym refSym] = hNRDownlinkEVM (tmwavegen.Config、rxWaveform cfg);
维生素与统计为BWP idx: 1 PDSCH RMS维生素,维生素,槽0:2.404 - 6.967% PDSCH RMS维生素,维生素,插槽1:2.644 - 8.718% PDSCH RMS维生素,维生素,槽2:2.406 - 6.596% PDSCH RMS维生素,维生素,槽3:2.588 - 7.503% PDSCH RMS维生素,维生素,槽4:2.570 - 7.725% PDSCH RMS维生素,维生素,槽5:2.824 - 8.108% PDSCH RMS维生素,维生素,槽6:2.420 - 6.391% PDSCH RMS维生素,维生素,槽7:2.760 - 9.708% PDSCH RMS维生素,维生素,槽8:2.577 - 7.668% PDSCH RMS维生素,维生素,槽9:2.721 - 8.190% PDSCH RMS维生素,维生素,槽10:2.375 - 7.433% PDSCH RMS维生素,维生素,槽11:2.439 - 8.019% PDSCH RMS维生素,维生素,槽12:2.734 - 8.826% PDSCH RMS维生素,维生素,插槽13:2.554 - 8.113% PDSCH RMS维生素,维生素,插槽14:2.433 - 7.654% PDSCH RMS维生素,维生素,槽15:2.507 - 9.718% PDSCH RMS维生素,维生素,槽16:2.660 - 7.490% PDSCH RMS维生素,维生素,槽17:2.580 - 7.169% PDSCH RMS维生素,维生素,槽18:2.811 - 9.985% PDCCH RMS维生素,维生素,峰值位置0:2.188 - 4.543% PDCCH RMS维生素,维生素,峰值位置1:1.460 - 3.174% PDCCH RMS维生素,维生素,槽2:1.900 - 5.156% PDCCH RMS维生素,维生素,峰值位置3:1.812 - 3.598% PDCCH RMS维生素,维生素,槽4:2.054 - 4.107% PDCCH RMS维生素,维生素,槽5:1.919 - 5.740% PDCCH RMS维生素,维生素,槽6:2.670 - 5.606% PDCCH RMS维生素,维生素,槽7:1.812 - 4.152% PDCCH RMS维生素,维生素,槽8:1.674 - 3.532% PDCCH RMS维生素,维生素,槽9:1.868 - 3.983% PDCCH RMS维生素,维生素,槽10:1.341 - 3.257% PDCCH RMS维生素,维生素,槽11:1.741 - 4.101% PDCCH RMS维生素,维生素,槽12:1.685 - 3.377% PDCCH RMS维生素,维生素,插槽13:2.071 - 4.765% PDCCH RMS维生素,维生素,插槽14:1.783 - 4.250% PDCCH RMS维生素,维生素,槽15:1.704 - 4.466% PDCCH RMS维生素,维生素,槽16:1.768 - 4.315% PDCCH RMS维生素,维生素,槽17:1.735 - 3.490% PDCCH RMS维生素,维生素,槽18:2.078 - 4.716%平均总体PDSCH RMS维生素:2.583% PDSCH峰值平均总体PDCCH RMS维生素:维生素= 9.9848%总体PDCCH峰值EVM = 5.7402%

本地函数

函数plotNonLinearCharacteristic (memoryLessNonlinearity)绘制功率放大器(PA)减值的非线性特性。%由输入参数memoryless非线性表示，它是一个非线性通信工具箱(TM)系统对象。%的输入样本x =复杂(1 /√(2))*(1 + 2 *兰特(1000 1)),(1 /√(2))*(1 + 2 *兰特(1000 1)));%非线性yRapp = memoryLessNonlinearity (x);释放对象以给它提供不同数量的样本释放(memoryLessNonlinearity);%的情节特征图;图(10 * log10 (abs (x) ^ 2), 10 * log10 (abs (x) ^ 2));持有在；网格在图(10 * log10 (abs (x) ^ 2), 10 * log10 (abs (yRapp) ^ 2),“。”）;包含(输入功率(瓦分贝)”）;ylabel (的输出功率(瓦分贝)）;标题(“非线性损伤”)传说(线性特性的，“拉普非线性”，“位置”，“西北”）;结束

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