通信系统的性能对射频器件有很高的要求,如低噪声放大器(LNAs)、功率放大器(PAs)或混频器。这些RF组件的约束直接影响基带设计。两个著名的例子包括选择GSM的GMSK调制,或者更近一些的选择LTE上行的SC-FDMA。因此,最好在设计过程的早期就评估射频组件对整个系统的影响。这需要建立一个模拟与精确的基带建模和现实的射频效果。
LTE系统工具箱™提供方便的详细基带模拟和标准测量,如EVM和ACLR。它还与SimRF™(图1),它提供射频系统和见解的快速模拟成的互调失真,图像排斥和相位噪声,其他效果中集成。
此示例示出了如何以评估对RF前端的EVM的影响。我们要考虑到的缺陷包括:
- LNA:非线性(IP3),依赖于频率的响应(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),漏损
- VGAs:非线性(IP3, 1dB压缩点)
RF接收器设置
图2显示了RF接收器的模型。该输入信号经过一个LNA,然后行进通过直接转换解调器和到基带。的I / Q分量被放大了VGA和组合成用于进一步处理和分析的复合输出信号
仿真结果
图3比较了理想射频前端和有缺陷的真实射频前端的测量RMS EVM。该图清晰地显示了RF前端损伤的影响。通过在设计的早期利用这些模拟,我们可以微调RF组件参数来验证EVM目标是否满足。
发送/接收链的详细信息
我们在MATLAB中使用LTE系统工具箱®以产生符合标准的LTE数据的子帧。输出变量,tx
,表示经过循环前缀插入后的OFDM调制器基带输出。如下图所示,LTE系统工具箱包含如下功能lteRMCDLTool
产生符合标准的测试信号[1]。
%创建具有固定PDSCH数据的eNodeB传输rmc = lteRMCDL (“R.6”);data = randi([0 1], sum(rc . pdsh . trblksize),1);[tx, ~, info] = lteRMCDLTool(rmc, data);
使用sim卡
命令,将LTE系统工具箱生成的信号导入Simulink万博1manbetx®。
% 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,然后进入接收机,加入高斯白噪声。接收到的信号进入如图4所示的蓝色射频前端,如图2所示。这就是SimRF的RF模拟引擎发挥作用的地方。
作为射频损伤的一个例子,混频器包括相位噪声。图5显示了dB中混频器使用的LO周围的相位噪声与频率偏移的日志。
其他影响包括非线性,这导致DC在RF前端的输出由于通过直接转换过程谐波混合回DC偏移。为了对此进行补偿DC偏移,该信号被传递到一个ADC和一个DC偏移补偿算法(未示出)。
SimRF使用电路包络技术来实现的RF信号的快速模拟而不损失精度。电路包络技术使易于集成与数字基带算法的RF模型,它提供了其中RF效果和瑕疵可以很容易地描述的天然框架。
图6显示了链中以下各阶段的信号频谱:
- 发射机的输出(黄色)
- 接收机输入(蓝色),经过衰减和噪声添加
- 输出射频前端(红色),具有增加的功率但直流偏移
- 直流偏移补偿器的输出(绿色)
该DC偏移补偿算法成功取出DC偏移,通过在中心频率的红色峰表示。
最后,我们测量在MATLAB EVM信号与LTE系统工具箱提供EVM按照3GPP TS 36.101 [2]。
计算EVM测量值hPDSCHEVM(rmc, struct(“PilotAverage”,“TestEVM”),rx);evmpeak (n) = evmmeas.Peak;evmrms (n) = evmmeas.RMS;
结论
LTE System Toolbox与SimRF集成,在LTE系统的上下文中模拟RF组件。LTE System Toolbox提供了精确的LTE基带建模,而SimRF通过其RF组件和核心模拟器,可以透明地模拟设计的RF部分。
通过LTE System Toolbox和SimRF在设计过程的早期对RF组件的性能和影响进行评估,可以减少后期可能出现的风险和问题。
参考
[1]生成LTE波形
[2] 3GPP TS 36.101 -基站无线电发射和接收
[3]误差矢量量(EVM)测量