LTE或LTE Advanced系统设计和验证的关键要求是能够处理实时LTE信号。工程师需要一种软件,该软件能够使用测试和测量设备将设计或算法与实时信号进行接口,以进行评估和验证。
与仪器控制工具箱™和LTE System Toolbox™,Matlab®允许您设计LTE算法和系统,并分析或可视化实时LTE信号。LTE系统工具箱包括符合LTE标准的功能和工具,有助于设计、模拟和验证LTE通信系统。仪器控制工具箱将MATLAB连接到测试设备,以生成和分析实时LTE信号。
该示例演示了在LTE系统设计验证过程中使用射频(RF)信号发生器和分析仪生成和捕获信号(图1)。我们将使用LTE系统工具箱在MATLAB中合成的基带波形下载到用于空中传输的信号发生器。然后使用信号分析仪捕获空中信号,并在MATLAB中进行分析。
创建基带波形
我们使用LTE系统工具箱生成标准基带IQ下行链路测试模型(E-TM)波形以及上行链路和下行链路参考测量信道(RMC)波形。波形由参数驱动接口生成(图2)。
另一种方法包括使用该功能lteTestModel
和LTetestModeltool.
,允许程序配置和LTE测试模型和基带IQ波形的生成。
cfg=lteTestModel('1.1','10MHz');%测试模型1.1,10 MHz带宽cfg.tot子帧=100;%生成100个子帧[波形,tmgrid,cfg] = ltetestmodeltool(CFG);%生成波形
使用射频信号发生器生成空中信号
我们使用仪器控制工具箱下载并使用Matlab和LTE系统工具箱使用信号发生器下载并播放测试模型波形。LTE系统工具箱辅助功能hdownload和playwaveformusingN5172b.m
用于与安捷伦技术接口®N5172B信号发生器。
txaddress=‘192.168.10.1’;%仪器地址iq=波形;%智商数据SR = CFG。采样率;%采样率(Hz)fc=1e9;%中心频率(Hz)功率=0;%输出功率(dBm)hdamploadandplaywaveformusingn5172b(txaddress,iq,sr,fc,power);
用MATLAB从信号分析仪中获取基带信号
要分析MATLAB中的过空气传输,我们使用仪器控制工具箱来配置信号分析器并捕获基带IQ数据。辅助功能HCAPTUREIQUINGN9010A.m
是可与安捷伦科技N9010A信号分析仪一起使用的功能示例。此函数用于检索基带IQ数据RX波形
以及抽样率Capsr.
来自信号分析仪。该数据已准备好进行分析,使用以下代码导入MATLAB:
RX地址=‘192.168.10.2’;%仪器地址t=cfg.tot子帧*1e-3;%捕获时间,一个子帧为1毫秒fc=1e9;%中心频率(Hz)bw = 10e6;%带宽(Hz)trig=假;%外部触发器[rxwaveform,capsr] = hcaptureiqusingn9010a(rxaddress,t,fc,bw,trig);
DSP系统工具箱™ 频谱分析仪使用下图所示的代码绘制检索到的时域基带波形(图3)的频谱。该图显示了预期的10 MHz占用带宽以及射频传输和接收造成的损害。
HSA = DSP.SpectRumanalyzer('Samplege',Capsr,......“光谱类型”那'功率密度'那“动力装置”那“dBm”那......'rbwsource'那“财产”那'rbw',1.3e3,......'rusiancyspan'那“跨度和中心频率”那“Span”,bw,......“中心频率”,0,“窗口”那'矩形的'那“光谱平均值”10,......“伊拉贝尔”那“PSD”那'陈旧',错,......'标题'那'接收信号频谱:10 MHz LTE载体'); 阶跃(hsa、RX波形);
准备捕获的LTE信号进行分析
要分析接收的波形,我们必须知道许多系统参数。LTE System Toolbox提供了为E-TMS和下行链路和上行链路RMC生成标准系统参数的功能。
%测试模型1.1的系统参数,10 MHz带宽cfg=lteTestModel('1.1','10MHz');
通过使用LTE系统工具箱接收器功能盲解码,或者通过盲解码获得系统参数。要了解更多,请参阅示例单元格搜索,MIB和SIB1恢复[1]。
为了恢复资源网格,我们将接收到的波形重新采样到OFDM解调所需的采样率,然后将其同步到第一帧边界。最后,对接收到的波形进行解调以恢复资源网格,如下代码所示:
%获得对OFDM解调的采样率和重组info = lteofdminfo(CFG);cfg.samplingrate = info.samplingrate;rxwaveform =重组(rxwaveform,cfg.samplingrate,capsr);%与第一帧头同步偏移量=lteDLFrameOffset(cfg,RX波形);rxwaveform=rxwaveform(1+偏移量:结束,:);%OFDM解调恢复资源网格rxgrid=LTEOFDMDDemodulate(cfg,rxwaveform);
捕获信号分析
现在我们分析恢复的波形RX波形
和资源网格rxgrid
。LTE系统工具箱提供了信号分析的功能和示例,包括相邻信道泄漏功率比(ACLR)和误差矢量幅度(EVM)。
LTE系统工具箱辅助功能haclrmeasurementeutra.m.
和haclrmeasurementutra.m.
测量接收波形的E-UTRA和UTRA ACLR。要了解有关ACLR测量的更多信息,请参阅示例LTE下行链路相邻信道泄漏功率比(ACLR)测量[2]。
%计算ACLR测量参数RMC.UTRACHIPRATE = 3.84;MCP中%UTRA芯片速率[ACLR,NRC,R _ C,BWUTRA] = HACLR参数(CFG);%应用所需的过采样重采样=重采样(RX波形,aclr.OSR,1);%测量E-UTRA ACLRaclr=HACLR测量标准(aclr,重新取样);aclr=HACLR测量图(aclr、重采样、nRC、R_C、BWUTRA);
MATLAB可以为数据可视化创建自定义图,如描述ACLR测量结果的图所示(图4)。
辅助功能hpdschevm.m.m.
测量PDSCH EVM。有关测量EVM的更多信息,请参阅PDSCH误差向量幅度(EVM)测量[3]和LTE上行链路EVM和带内发射测量[4]。
%将信道估计器配置为平均频率和时间cec.PilotAverage='UserDefined';cec.FreqWindow=9;cec.TimeWindow=9;cec.InterpType='cubic';cec.InterpWinSize=3;cec.InterpWindow='Causive';%执行EVM测量evmMeas=hPDSCHEVM(cfg、cec、RX波形);
返回的结构包含测量的峰值EVM(5.0%),RMS EVM(1.2%)和阵列,eV,包含每个PDSCH符号的误差矢量。
evmmeas=峰值:0.0509 RMS:0.0127 EV:[10464x1双精度]
总结
此示例说明了如何在处理实时LTE信号时使用仪器控制工具箱。我们使用LTE系统工具箱创建基带波形,并使用RF信号发生器生成空中信号。我们捕获了该信号,然后使用MATLAB和仪器控制工具箱对其进行分析。此过程简化了设计在使用实时LTE信号时,通过加快硬件测试和测量来验证LTE系统。