Моделирование и симуляция MIMO приемник RF включая Beamforming
В этом примере показано, как смоделировать приемник RF MIMO с основной полосой beamforming алгоритм. Это рассматривает эффекты связи антенны и недостатки RF. Симуляция системной модели включает основную полосу приемника RF beamforming алгоритмы, недостатки RF и диаграмма направленности антенной решетки.
В следующих разделах вы будете видеть больше деталей о передатчике, приемнике и beamforming алгоритме.
Передатчик и канал
Передатчик и модели канала идеальны.
Передатчик создает переданное использование простого модулируемого сигнала одной антенны.
Модель канала вводит затухание пути потерь и добавляет вмешивающийся узкополосный сигнал с уровнем мощности, похожим на желаемый сигнал.
В модели принимается, что передатчик и приемник расположены на ту же плоскость. Можно изменить угол прибытия желаемого переданного сигнала и вмешивающегося сигнала путем превращения наборов на схеме Simulink.
Угол 90 градусов указывает, что передатчик перед приемником, где основной лепесток диаграммы направленности антенной решетки расположен.
Угол 120 градусов указывает, что передатчик является 30 градусами далеко от нормальной оси до массива, где пустой указатель диаграммы направленности расположен.
При изменении относительного угла прибытия для желаемого и вмешательстве сигналы изменят относительные степени сигнала в Спектре спектр "Осциллографа Анализатора без Beamforming". В этом случае все 8 полученных сигналов только суммированы вместе, не применяя beamforming алгоритма.
Спроектируйте антенную решетку приемника
Антенной решеткой приемника является созданный с использованием Antenna Toolbox™. Antenna Toolbox помогает вам спроектировать антенну на желаемой рабочей частоте и проверить, что суперпозиция шаблона изолированного элемента является приемлемым приближением для симуляции массивов.
Скрипт, чтобы спроектировать и проверить антенную решетку
Как вы видите, антенная решетка состоит из 8 дипольных антенн, резонирующих на уровне 5 ГГц. Сравнение диаграммы направленности далекого поля массива, вычисленного с двухполупериодным анализом и суперпозицией шаблона изолированного элемента, показывает скромные различия:
Однако S-параметры показывают ненезначительную утечку между смежными антеннами.
Приемник RF
Модель приемника включает:
Модель антенной решетки приемника. Антенная решетка приемника составлена с помощью 8 дипольных антенн, действующих на уровне 5 ГГц. Диаграмма направленности массивов моделируется с Phased Array System Toolbox™, "Узкополосно передают массив Rx". Массив симулирован с помощью суперпозиции шаблона изолированного элемента, сохраненного в переменной
P_antennaвычисленный Antenna Toolbox использования и скрипт. Можно визуализировать диаграмму направленности путем нажатия кнопки Analyze во вкладке сенсорной матрицы.
Модель приемника RF. Приемник RF составлен с восемью нелинейными приемниками супергетеродина и фильтрует описанный S-параметрами. Каждая цепь спроектирована с приложением RF Budget Analyzer RF Toolbox™ как описано в: пример Проекта Приемника RF.
Импеданс антенной решетки описан S-параметрами с восемью портами, вычисленными с помощью Antenna Toolbox. S-параметры получают загрузку антенной решетки на приемнике RF, а также связи между антенными элементами. Смешанная индуктивность для каждого приемника используется, чтобы повторно настроить соответствующую антенну.
Восемь 12-битных ADCs получение конечного динамического диапазона преобразователей данных путем моделирования насыщения и квантования.
DOA & Beamforming
Основополосный алгоритм приемника состоит из четырех основных элементов в закрытой обратной связи.
Корневой алгоритм MUSIC, чтобы определить Направление Прибытия, принимающего, что присутствуют 2 сигнала. Два предполагаемых угла DOA передаются конечному автомату, который определяет, какой угол производит более высокое Ошибочное отношение модуляции (MER). Этот конечный автомат включает некоторую задержку промежуточные изменения состояния, чтобы избежать дрожания решения.
MVDR Beamforming алгоритм для приемника, чтобы фокусироваться на желаемом сигнале и подавить интерференцию и шум от других направлений. Это использует угол, выбранный Управляющей логикой, чтобы максимизировать MER.
Создание условий сигнала и оценка Ошибочного Отношения Модуляции. MER используется, чтобы определить который угол выбрать для beamforming алгоритма.