Введение

Этот пример характеризует влияние РЧ-нарушений, таких как синфазный и квадратурный (IQ) дисбаланс, фазовый шум и нелинейности усилителя мощности (PA) при передаче сигнала 802.11ax [1]. Для оценки влияния этих нарушений в примере выполняются следующие измерения:

Пример работает на основе пакета за пакетом. Для каждого пакета рабочий процесс состоит из следующих шагов:

В этом примере эти операции выполняются с использованием модели Simulink ®. Модель Simulink выполняет обработку сигналов основной полосы частот (этапы 1, 2, 6 и 7) с использованием функциональных блоков MATLAB ® и выполняет моделирование радиочастотного передатчика (этапы 3 и 4) с использованием радиочастотного блока. Эта модель поддерживаетNormal и Accelerator режимы моделирования.

Структура модели Simulink

Модель содержит три основные части:

modelName = 'HERFTransmitterModel';
open_system(modelName);

Генерация сигналов основной полосы частот

Блок пакетов HE генерирует стандартные высокоэффективные однопользовательские (HE SU) сигналы [1]. Для генерации формы сигнала задайте параметры передачи и конфигурации, указав опции в блоке пакета HE.

Блок пакета HE содержит две вкладки:

После генерации каждого пакета блок FIR Interpolation выполняет избыточную выборку и фильтрацию сигнала, чтобы можно было увидеть влияние усилителя высокой мощности (HPA) на внеполосные спектральные излучения. На выходе блока РЧ передатчика блок децимации КИХ понижает выборку сигнала до его исходной частоты дискретизации. Блок многоскоростных параметров обеспечивает интерфейс для простой настройки параметров блоков интерполяции и децимации КИХ.

Указание времени моделирования

Параметр Packet transmission time () в блоке HE Packet вычисляет время, необходимое для передачи каждого пакета 802.11ax. Следовательно, значение Stop Time в модели Simulink должно быть равно или больше значения, изображенного в Packet transmission time (), чтобы получить результаты EVM и диаграмму созвездия по меньшей мере одного пакета. Поскольку фильтры в блоках FIR Interpolation и Decimation вводят задержку, можно использовать параметр Idle time (s) в блоке HE Packet для компенсации задержки.

Радиочастотная передача

Блок РЧ передатчика основан на супергетеродинной архитектуре передатчика. Эта архитектура преобразует форму сигнала в несущую частоту и применяет фильтрацию полосы пропускания и усиление. Радиочастотные компоненты этого супергетеродинного передатчика:

В дополнение к этим компонентам этот блок РЧ передатчика также включает в себя усилитель с переменным коэффициентом усиления (VGA) для управления уровнем входного обратного отключения (IBO) HPA.

set_param(modelName,'Open','off');
set_param([modelName '/RF Transmitter'],'Open','on');

Блок Inport внутри РЧ передатчика преобразует комплексный сигнал основной полосы частот в РЧ-область. Изменить центральную частоту этого РЧ-сигнала можно, изменив параметр несущей частоты этого блока (частота по умолчанию, которая в данном примере считается промежуточной частотой, равна 70 МГц). Блок Outport преобразует РЧ-сигнал обратно в сложную основную полосу.

Компоненты радиочастотного передатчика можно сконфигурировать с помощью маски блока радиочастотного передатчика.

Блок радиочастотного передатчика имеет типичные нарушения, включая:

Можно использовать блок входного буфера перед блоком радиочастотного передатчика для уменьшения количества отсчетов, посылаемых в блок радиочастотного передатчика. Для простоты входной буфер в текущей конфигурации посылает по одной выборке за раз, в результате чего блок РЧ передатчика основан на выборке.

Адаптируйте уровень мощности сигнала основной полосы частот к РЧ конфигурации путем добавления блока управления усилением после блока входного буфера.

Поскольку текущая конфигурация блока РЧ передатчика посылает по одной выборке за раз, блок выходного буфера (после блока РЧ передатчика) собирает все выборки в пределах формы сигнала HE основной полосы частот перед отправкой выборок в блок вычисления демодуляции и EVM.

Прием сигналов основной полосы частот

Блок вычисления демодуляции и EVM восстанавливает и строит графики символов данных HE в блоке диаграммы созвездия посредством выполнения коррекции частоты и смещения пакета, оценки канала, отслеживания фазы пилот-сигнала, демодуляции OFDM и выравнивания. Этот блок также выполняет следующие измерения EVM:

В конфигурации по умолчанию блока Spectrum Analyzer показана спектральная маска в соответствии с IEEE P802.11ax/D7.0 раздел 27.3.19.1 [1]. Блок анализатора спектра также обеспечивает дополнительные измерения, такие как занимаемая полоса пропускания, мощность канала, CCDF и PAPR. Блок измерителя мощности измеряет мощность канала РЧ-сигнала, которая отображается в блоке выходной мощности (dBm).

Влияние нелинейности усилителя мощности

Чтобы охарактеризовать влияние нелинейности ВВД при оценке EVM, можно измерить амплитудно-амплитудную модуляцию (AM/AM) ВВД. AM/AM относится к уровням выходной мощности в терминах уровней входной мощности. Вспомогательная функция hePlotHPACurve отображает характеристику AM/AM для HPA, выбранного для этой модели.

hePlotHPACurve();
figHPA = gcf;

P1dB - мощность в точке сжатия 1 дБ и обычно используется в качестве эталона при выборе уровня IBO HPA. Влияние HPA на блок радиочастотного передатчика можно увидеть, проанализировав результаты EVM для различных рабочих точек HPA. Например, сравните случай, когда IBO = 11 дБ, соответствующий HPA, работающему в линейной области, со случаем, когда IBO = 3 дБ, соответствующим HPA, работающему в насыщении. Усиление VGA управляет уровнем IBO. Чтобы сохранить линейное поведение VGA с использованием параметров по умолчанию, выберите значения усиления ниже 15 дБ.

set_param([modelName '/RF Transmitter'],'vgaGain','5');
sim(modelName);

В соответствии с таблицей IEEE P802.11ax/D7.0 27-49 [1], допустимая относительная ошибка объединения (EVM) в PPDU HE SU, когда параметр модуляции с двойной несущей отключен и модуляция/кодирование равно 3 (16-QAM, 1/2), равна -16 дБ. Поскольку общий размер EVM, около -41 дБ, ниже -16 дБ, эта архитектура соответствует требованиям IEEE P802.11ax/D7.0 [1].

set_param([modelName '/RF Transmitter'],'vgaGain','13');
sim(modelName);
slmsgviewer.DeleteInstance();

% Restore to default parameters
set_param([modelName '/RF Transmitter'],'vgaGain','5');

По сравнению с предыдущим случаем диаграмма созвездия более искажена. С точки зрения измерений, общий показатель EVM, около -28 дБ, все еще ниже -16 дБ, поэтому он также соответствует требованиям IEEE P802.11ax/D7.0 [1].

Резюме и дальнейшие исследования

В этом примере показано, как моделировать и тестировать передачу сигнала 802.11ax. Блок РЧ передатчика состоит из полосового фильтра, усилителей и IQ модулятора. В примере показано влияние нелинейности HPA на рабочие характеристики блока РЧ передатчика. Можно также изучить влияние изменения других нарушений. Например:

Кроме того, можно проверить занимаемую полосу пропускания и измерения CCDF и PAPR с помощью окна Spectrum Analyzer: нажмите кнопку Channel Measurements на панели инструментов для занимаемой полосы пропускания и кнопку CCDF Measurements для CCDF и PAPR.

Блок РЧ-передатчика сконфигурирован для работы со значениями по умолчанию блока HE-пакета и с РЧ-несущей, центрированной на частоте 5950 МГц. Эта несущая находится в диапазонах частот IEEE 802.11 HE STA (от 1 ГГц до 7,125 ГГц [1]). При изменении несущей частоты или значений в блоке HE Packet может потребоваться обновить параметры компонентов блока RF-передатчика, поскольку эти параметры были выбраны для работы с конфигурацией по умолчанию в примере. Например, изменение несущей частоты требует пересмотра полосы пропускания фильтров. Изменение полосы частот формы сигнала может потребовать обновления параметров длительности импульсной характеристики и сдвига частоты фазового шума (Гц) блока IQ модулятора. Сдвиг фазового шума определяет нижнюю границу длительности импульсной характеристики. Если разрешение сдвига частоты фазового шума слишком велико для заданной длительности импульсной характеристики, появляется предупреждающее сообщение, указывающее минимальную длительность, подходящую для требуемого разрешения. Дополнительные сведения см. в разделе Модулятор IQ (RF Blockset).

Этот пример может служить основой для тестирования сигналов HE для различных РЧ-конфигураций. Блок RF-передатчика можно заменить другой подсистемой RF по своему выбору и соответствующим образом сконфигурировать модель.

Ссылки