Нисходящий проект получателя РФ

Этот пример показывает, как разработать получатель РФ с помощью нисходящей методологии. Спецификации проекта генерируют сигнал со спектральным размещением, совместимым со стандартом ZigBee. Для стандартной генерации основополосного сигнала и восстановления, используйте дополнение "Библиотека Communications Toolbox для Протокола ZigBee". Спецификации:

  • Скорость передачи данных = 250 Кбит/с

  • Прямая последовательность распространила спектр: уровень чипа = 2 Макхпс

  • Половина формирующий фильтра импульса sin

  • Спецификация чувствительности =-100 dBm

  • Спецификация BER = 0,01%

  • Существующий ADC со степенью 0 dBm насыщения и 10 рабочими битами

Разработайте и проверьте 802.15 передатчика

Чтобы начаться, сгенерируйте представителя спектра сигнала формы волны ZigBee. Для проекта получателя РФ форма волны, которая является полностью совместимыми стандартами, не обязательна. Основополосная модель передатчика создана с помощью блоков Communications Toolbox.

Как вы видите, спектр моделируемого сигнала сопоставим со спектром стандартов совместимая форма волны.

model = 'simrfV2_zigbee_xtrans';
open_system(model);
sim(model);

Определите требование ОСШ получателя

Чтобы разработать получатель, сначала определите общий ОСШ, который позволяет вам достигать желаемого BER <= 0,01%.

Уровень системы соединяет модель (основополосный передатчик + получатель)

bdclose(model);
model = 'simrfV2_zigbee_link';
open_system(model);
sim(model);

Если вы будете запускать симуляцию достаточно долго, чтобы собрать статистически значительные данные, вы будете видеть, что это соответствует результату проекта:

ОСШ =-0.5 дБ

Желаемый сигнал чуть выше уровня шума, и полученная совокупность является очень шумной.

Добавьте ADC и определите общий доход получателя и NF

Вы не можете разработать получатель РФ, не рассматривая динамический диапазон ADC. Следующие шаги определяют высокоуровневые спецификации получателя РФ и ADC с помощью традиционных эвристических дериваций.

Проект эвристики получателя РФ:

  • Уровень шума = ОСШ чувствительности =-99.5 dBm

  • Уровень шума = уровень шума PSD + 10*log10 (BW) + NF

  • NF =-99.5 + 174 - 10*log10 (2.6e6) = 10,35 дБ

Проект эвристики ADC:

  • ENOB = 10

  • Степень насыщения = 0 dBm (нормализация на 50 Ом)

  • Динамический диапазон = 6*ENOB + 2 = 62

  • Вклад на 0,1 дБ в ОСШ: шум квантования = Уровень шума - 16 дБ

  • Получите = (Psat - Динамический диапазон) - Уровень шума + 16 = 53,5 дБ

Путем симуляции идеализированной модели можно проверить эвристический проект и затем вывести более точные спецификации для получателя РФ.

Идеализированная основополосная модель Получателя РФ

bdclose(model);
model = 'simrfV2_zigbee_idealbaseband';
open_system(model);
sim(model);

Получившийся проект:

  • NF = 9 дБ

  • Получите = 45 дБ

Совершенствуйте архитектурное описание получателя РФ

Теперь совершенствуйте модель РФ включением 4 субкомпонентов:

  • ВИДЕЛ Фильтр (Файл пробного камня)

  • LNA

  • Пассивный микшер с высоким IP2

  • VGA

Эквивалентная Основополосная системная модель Получателя РФ

bdclose(model);
model = 'simrfV2_zigbee_equivalentbaseband';
open_system(model);
sim(model);

Вы принимаете решение разделения общей шумовой фигуры и усиления через четыре этапа согласно следующему бюджету:

  • Система NF = 7 дБ (3, 4, 9, 12)

  • Получите = 41 дБ (-3, 20,-5, 29)

  • Внутриполосный шум фазы =-80 дБн/Гц

Можно проверить бюджет ссылки получателя РФ после выполнения симуляции при помощи панели визуализации выходного порта.

Удалите кодирование канала DSSS, чтобы уменьшать время симуляции

Отключите кодирование канала, чтобы улучшать производительность симуляции и сопоставить BER с эквивалентным Коэффициентом ошибок Чипа <4%. Путем подсчета большего количества ошибок вам нужны относительно более короткие симуляции.

Упрощенная модель Equivalent Baseband Получателя РФ (никакой DSSS)

bdclose(model);
model = 'simrfV2_zigbee_eb_nodsss';
open_system(model);
sim(model);

Переведите эквивалентную основополосную модель в конверт схемы

Используя подход моделирования Конверта Схемы, можно добавить более реалистические нарушения в получатель РФ.

Системная модель Конверта схемы Получателя РФ

bdclose(model);
model = 'simrfV2_zigbee_circuitenvelope';
open_system(model);
sim(model);

Модель Circuit Envelope:

  • Заменяет эквивалентный основополосный микшер на квадратурный модулятор, состоя из параметризуемых я и микшеры Q и блок фазовращателя и LO с нарушениями

  • Использование широкополосно передает импедансы (50 Ом), чтобы явным образом смоделировать передачу степени между блоками

Можно сравнить спектр, измерения степени и BER к предыдущей модели. Нет никаких существенных различий для предыдущей версии модели, однако можно также включать эффекты даже нелинейности порядка и неустойчивость I/Q.

Получатель РФ анализируется и сгенерировал использование приложения RF Budget Analyzer:

rfBudgetAnalyzer('simrfV2_zigbee_receiver.mat')

Добавьте широкополосную интерференцию, утечку LO и отмену смещения DC

Эта последняя модель добавляет следующие элементы:

  • Изоляция LO-RF 90 дБ в квадратурном демодуляторе

  • OIP2 равняются 70 dBm в квадратурном демодуляторе

  • Цифровая отмена смещения блокируется, чтобы компенсировать смещение DC

  • Блокировщик WCDMA-30 dBm на уровне 2 500 МГц

Модель Receiver РФ включая широкополосный вмешивающийся сигнал

Также в этом случае вмешивающийся сигнал не стандартный совместимый, но он имеет спектральное распределение и степень, которая реалистична для сигнала WCDMA.

bdclose(model);
model = 'simrfV2_zigbee_ce_interferer';
open_system(model);
sim(model);

Мощный вмешивающийся сигнал волнует нелинейность демодулятора, приводящего к смещению DC. Кроме того, утечка LO приводит к смещенному DC. Из-за этих двух эффектов необходимо включать алгоритм компенсации смещения DC, чтобы достигнуть желаемого Коэффициента ошибок Чипа. В этом случае вы включали очень селективный фильтр, который начинает длинную задержку с соответствующих увеличений задержки вычисления блока BER.

bdclose(model);
clear model;