В этом примере показано, как использовать блоки Communications Toolbox™ для моделирования тепловых шумов, фазовых шумов и нелинейных нарушений радиочастотного приемопередатчика. Модель измеряет влияние нарушений на частоту битовых ошибок (BER) системы связи.
Модель, показанная на следующем рисунке, включает в себя блоки для моделирования передатчика, канала, приемника и для измерения и визуализации характеристик линии связи.
Модели датчиков:
16QAM-modulated Форма сигнала случайных битов
Фильтр формирования импульсов с увеличенным косинусным (RRC) квадратным корнем для ограничения спектральной утечки и минимизации помех (ISI)
Бесопамятный усилитель мощности (PA) с идеальным (бесконечным) перехватом третьего порядка (IIP3). Значение IIP3 можно изменить для моделирования более реалистичного PA. Передатчик PA моделирует нелинейность третьего порядка, поскольку она является основным источником ухудшения на этом конце линии связи.
Канал моделирует 138 дБ потери пути свободного пространства.
Входной интерфейс РЧ-приемника моделирует аналоговую часть приемника до аналого-цифрового преобразования. Он включает в себя:
Малошумящий усилитель (LNA) с идеальным показателем шума (NF) 0 дБ и коэффициентом усиления мощности 20 дБ. NF может быть изменен для моделирования более реалистичного LNA. На этом конце линии связи шум является гораздо более значительным источником ухудшения, чем нелинейность.
Радиочастотный демодулятор (RFD) с минимальным фазовым шумом. Это значение также можно изменить для моделирования более реалистичного RFD. Фазовый шум может быть значительным источником ухудшения для 16QAM линии связи.
Автоматическая регулировка усиления (АРУ) для правильного масштабирования сигнала перед квантованием
Остальные модели приемников:
Идеализированный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) с 12 битами квантования
Фильтр RRC для уменьшения шума и минимизации ISI
Демодулятор жесткого решения 16QAM
В состав модельного испытательного стенда входят:
Измерители мощности до и после датчика PA
Области спектра мощности до и после АЦП для иллюстрации спектральных эффектов нелинейного усиления, суммирования шума, фазового шума и квантования
Диаграмма созвездия после фильтра приема с включенным вычислением величины вектора ошибок (EVM)
Переустановка расчета BER
Модель задает некоторые значения параметров, создавая базовые переменные рабочей области в функции предварительной загрузки. Он устанавливает дополнительные значения путем создания дополнительных базовых переменных рабочей области посредством инициализации Model Parameters блок.
Конфигурация модели по умолчанию имеет ненулевое EVM и показывает искажение сигнала на диаграмме созвездий, приведенной ниже, из-за конечных длин фильтров передачи и приема FIR.
В той же конфигурации по умолчанию принятый спектр мощности ниже является бесшумным и не имеет нелинейных искажений. Боковые лопасти спектра являются ответами фильтра передачи и приема.
Error Rate Calculation Блок (ERC) вычисляет BER системы. В конфигурации по умолчанию, когда блок ERC отбрасывает переходные эффекты в начале моделирования, BER равен 0.
Можно исследовать несколько РЧ-эффектов с помощью Model Parameters блок. Маска блока показывает как значения параметров без искажений, так и ухудшенные для передатчика IIP3, показатель шума МШУ, фазовый шум РЧ демодулятора и количество битов АЦП. При выполнении моделирования с любым из этих наборов ухудшенных значений будут отображаться эффекты в созвездии, спектре и/или BER.
Можно сбросить следующие параметры в Model Parameters блокировать во время выполнения моделирования:
IIP3 передатчика
Показатель шума LNA
Количество битов АЦП
Полное напряжение АЦП Для определения новых значений фазового шума сначала остановите модель.
Например, если IIP3 передатчика установлен в 15 дБм, спектр сигнала и диаграмма созвездия показывают ухудшенный сигнал, и BER ухудшается приблизительно до 2,8e-3.
Во время моделирования можно сбросить счетчик BER, дважды дважды нажав на ручном переключателе. Это полезно для изучения эффекта BER при изменении значения параметра во время моделирования.
В этом примере показано, как различные нарушения RF-интерфейса, такие как нелинейность усилителя и фазовый шум, могут влиять на спектр, EVM и BER системы связи.