测量LTE上行链路EVM和带内发射

EVM是根据接收到的信号星座误差计算的，该误差是分配资源块的理想接收波形与测量波形之间的差值。带内发射是指用户设备在非分配资源块RB (non-allocated resource block)中的输出功率与用户设备在已分配资源块RB中的输出功率之比。LTE系统工具箱™可以测量EVM和带内发射。

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。

本例显示了使用LTE系统工具箱对上行信号执行EVM和带内发射的五个步骤，每个TS 36.101附录F[1]。

上行传输信号产生

UE传输波形使用参考测量信道(RMC)和随机物理上行共享信道(PUSCH)数据创建。为了生成波形，我们使用lteRMCULTool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。然后我们为传输的输出波形、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。下面四行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);创建随机的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，该信号通常被馈送到射频电路进行放大、上转换和空中传输。这一步通常会由于放大器、调制器等不完美而导致信号质量受损，这就是为什么在这一步之后测量信号EVM是至关重要的。

此时，我们向传输波形添加损伤，以模拟测试中的设备。例如，我们引入模型的损伤:

• 1.2%发射加性噪声建模的EVM
• 33hz频偏
• 恒定的0.01 - 0.005j I/Q不平衡偏移

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

%模型发射带有附加噪声的EVMinfo = lteSCFDMAInfo(frc);从FRC结构中获取FFT长度txEVMpc = 1.2;以百分比为单位设置所需的传输EVM增益= txEVMpc/(100*sqrt(double(info.Nfft)));计算附加噪声增益evmModel = gain * complex(randn(size(tx波形))，randn(size(tx波形)))/2;rx波形= tx波形+evmModel;为传输的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);%添加智商抵消Iqoffset = complex(0.01， -0.005);rx波形= rx波形+iqoffset;

校正接收波形

在计算EVM和带内发射之前，接收到的波形必须进行定时同步和I/Q偏移校正。在一个子帧一个子帧的基础上，我们还必须估计频率偏移并相应地校正接收到的波形。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:频率偏移校正没有显示在下面的MATLAB代码中，并在hPUSCHEVM接下来在测量EVM中介绍的辅助函数。

同步接收波形timing_offset = lteULFrameOffset(frc, frc.)PUSCH rxWaveform);rx波形= rx波形(1+timing_offset:end，:);%预IQ偏移校正iqoffset = mean(rx波形);rx波形= rx波形- iqoffset;

挣值管理测量都

接收到的波形服从EVM测量子帧逐子帧。为了计算EVM，除了测量分配资源块的接收符号外，还需要重建理想符号。理想的符号通过以下操作的组合来获得: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，解码，然后对接收到的位进行重新编码，重新编码和重新调制。图2显示了EVM测量过程。

平均EVM在时间上的两个位置(低和高)进行测量，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显示了一个单载波频分复用(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窗长。

EVM窗口长度取决于信道带宽或是否使用正常CP。表1说明了正常CP的EVM窗口长度对带宽的依赖关系。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helper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FRC和接收到的波形作为输入来调用该函数rxWaveform，得到分配资源块的平均总体PUSCH EVM和平均总体解调参考信号(DRS) EVM。

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

PUSCH总体平均EVM: 1.627% DRS总体平均EVM: 0.925%

请注意，根据3 GPP TS36.101，表6.5.2.1.1-[1]，对于QPSK/BPSK和16QAM调制，每个E-UTRA载波的EVM不应分别超过17.5%和12.5%的EVM水平。我们上述测量得到的结果完全在这个范围内。

测量带内发射

为了测量带内辐射，我们需要计算非分配RB中的UE输出功率。未分配RBs的数量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(“可视化内部排放的已分配和未分配RBs”);包含(“槽指数”);ylabel (“副载波指数”);zlabel (“象征力量”);

图4显示了右侧的单个已分配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RB之外的第一个相邻RB用RB=1表示，其他未分配的资源块按顺序显示，最大值为RB=5。

所有与分离已分配和未分配RBs以及计算带内发射有关的计算都在LTE系统工具箱的同一个辅助函数hPUSCHEVM中进行。下面的MATLAB脚本展示了如何使用EVM部分中描述的相同输入参数调用函数。然后，作为其第三个输出参数，我们获得每个槽的绝对和相对带内发射测量值。

计算EVM和带内发射[~， ~， emission] = hPUSCHEVM(frc, rx波形);绘制绝对带内发射图;h = plot(排放量。绝对。＇，＇* - - - - - -＇);标题(每个未分配RB的绝对带内发射，.．.“字形大小”10“FontWeight”，“正常”);包含(“槽”，“字形大小”10“FontWeight”，“正常”);ylabel (“绝对带内辐射”，“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，其中显示了每个已分配RB的绝对带内发射，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根据标准文件TS 36.101附录F[1]和TS 36.104附录E[2]执行EVM和带内发射测量。

如果您为LTE系统的实际实现设计RF组件，这种功能是一个关键的推动因素，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只需要最少的时间来定义和执行。此外，访问MATLAB代码可以无限制地修改设计和访问所使用的算法。LTE系统工具箱包括下行[3]和上行[4]EVM测量。

参考文献

[1] 3GPP TS 36.101 -用户设备无线电发射和接收
[2] 3GPP TS 36.104 -基站无线电发射和接收
[3]误差矢量幅度(EVM)测量
[4]LTE上行链路EVM和带内发射测量