В этом примере показано, как моделировать RF-приемник MIMO с помощью алгоритма формирования луча основной полосы частот. Он учитывает эффекты связи с антенной и дефекты РЧ. Моделирование модели системного уровня включает в себя алгоритмы формирования луча основной полосы частот РЧ приемника, дефекты РЧ и диаграмму направленности антенной решетки.
В следующих разделах вы увидите более подробную информацию о передатчике, приемнике и алгоритме формирования диаграммы направленности.
Модели передатчика и канала идеальны.
Передатчик формирует простой модулированный сигнал, передаваемый с использованием одной антенны.
Канальная модель вводит ослабление потерь на тракте и добавляет мешающий узкополосный сигнал с уровнем мощности, аналогичным требуемому сигналу.
Модель предполагает, что передатчик и приемник расположены на одной плоскости. Угол прихода требуемого передаваемого сигнала и мешающего сигнала можно изменить, повернув циферблаты на диаграмме Simulink.
Угол в 90 градусов указывает, что передатчик находится перед приёмником, где расположен основной лепесток диаграммы направленности антенной решетки.
Угол 120 градусов указывает, что передатчик находится на расстоянии 30 градусов от нормальной оси к матрице, где находится нуль диаграммы направленности.
Изменение относительного угла прихода для требуемых и мешающих сигналов приведет к изменению относительной мощности сигнала в области «Спектр без формирования луча» анализатора спектра. В этом случае все 8 принятых сигналов просто суммируются вместе без применения какого-либо алгоритма формирования луча.
Антенная решетка приемника спроектирована с использованием антенны Toolbox™. Панель инструментов «Антенна» (Antenna Toolbox) помогает спроектировать антенну на требуемой рабочей частоте и убедиться, что наложение диаграммы направленности изолированного элемента является приемлемым приближением для моделирования решетки.
Сценарий для проектирования и проверки антенной решетки
Как видно, антенная решетка состоит из 8 дипольных антенн, резонирующих на частоте 5 ГГц. Сравнение диаграммы направленности дальнего поля матрицы, вычисленной с помощью полноволнового анализа и суперпозиции диаграммы направленности изолированного элемента, показывает скромные различия:
Однако S-параметры показывают незначительную утечку между соседними антеннами.
Модель приемника включает в себя:
Модель антенной решетки приемника. Антенная решетка приемника состоит из 8 дипольных антенн, работающих на частоте 5 ГГц. Картина излучения массива моделируется с помощью фазированной системы массива Toolbox™ «узкополосная Rx-матрица». Массив моделируется с использованием наложения шаблона изолированного элемента, сохраненного в переменной P_antenna, вычисляется с помощью панели инструментов антенны и сценария. Можно визуализировать картину излучения, нажав кнопку Анализ (Analyze) на вкладке матрицы датчиков.
Модель РЧ приемника. РЧ приемник состоит из восьми нелинейных супергетеродинных приемников и фильтров, описанных с S-параметрами. Каждая цепочка разработана с помощью приложения RF Toolbox™ RF Budget Analyzer, как описано в примере RF Receiver Design.
Импеданс антенной решетки описывается с помощью восьмипортовых S-параметров, вычисленных с помощью Antenna Toolbox. S-параметры фиксируют нагрузку антенной решетки на РЧ приемник, а также связь между антенными элементами. Наклонная индуктивность для каждого приемника используется для повторного включения соответствующей антенны.
Восемь 12-разрядных АЦП захватывают конечный динамический диапазон преобразователей данных путем моделирования насыщения и квантования.
Алгоритм приемника основной полосы состоит из четырех основных элементов в замкнутом контуре обратной связи.
Алгоритм Root MUSIC для определения направления поступления, предполагающий, что присутствуют два сигнала. Два оцененных угла DOA передаются в конечный автомат, который определяет, какой угол создает более высокое отношение ошибок модуляции (MER). Этот конечный автомат включает в себя некоторую временную задержку между переходами состояний, чтобы избежать дрожания решения.
Алгоритм формирования луча MVDR для приемника, чтобы сосредоточиться на требуемом сигнале и подавить помехи и шум от других направлений. Для максимизации MER используется угол, выбранный управляющей логикой.
Формирование сигнала и оценка коэффициента ошибок модуляции. MER используется для определения угла, выбираемого для алгоритма формирования луча.
Моделирование радиочастотного волнового передатчика с гибридным формированием луча