Влияние эффектов РФ на производительность системы связи
Этот пример показывает, как использовать блоки Communications Toolbox™ для моделирования теплового шума, фазового шума и нарушений нелинейности радиочастотного приемопередатчика. Модель измеряет эффекты ослаблений на частоту битовой ошибки (BER) коммуникационной системы.
Обзор
Модель, показанная на следующем рисунке, включает блоки для моделирования передатчика, канала, приемника и для измерения и визуализации эффективности линии связи.
Модели передатчика:
A 16QAM-modulated сигнал случайных бит
Квадратный корень фильтр формирования импульсов косинуса (RRC) для ограничения спектральных утечек и минимизации помех (ISI)
Безпамятный усилитель степени (PA) с идеальной (бесконечной) точкой пересечения третьего порядка (IIP3). Значение IIP3 может быть изменено, чтобы смоделировать более реалистичный PA. Передатчик PA моделирует нелинейность третьего порядка, потому что он является основным источником ухудшения в этом конце ссылки.
Канал моделирует 138 дБ потерь при распространении в свободном пространстве.
Радиочастотный приемник моделирует аналоговый фрагмент приемника до аналого-цифрового преобразования. Он включает в себя:
Малошумящий усилитель (LNA) с идеальным шумовым рисунком (NF) 0 дБ и усилением степени 20 дБ. NF может быть изменен, чтобы смоделировать более реалистичную LNA. На этом конце ссылки шум является гораздо более значимым источником деградации, чем нелинейность.
RF-демодулятор (RFD) с минимальным фазовым шумом. Это значение также может быть изменено, чтобы смоделировать более реалистичный RFD. Фазовый шум может быть значительным источником ухудшения для 16QAM ссылки.
Автоматическое управление усилением (AGC) для правильного масштабирования сигнала перед квантованием
Остальная часть моделей приемника:
Идеализированный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) с 12 битами квантования
RRC-фильтр для снижения шума и минимизации ISI
Жесткое решение 16QAM демодулятора
Тестбенч модели включает в себя:
Степени до и после передатчика PA
Степень спектр возможностей до и после АЦП, чтобы проиллюстрировать спектральные эффекты нелинейного усиления, сложения шума, фазы шума и квантования
Сигнальное созвездие после фильтра приема с включенным вычислением величины вектора ошибок (EVM)
Сбрасываемое вычисление BER
Модель устанавливает некоторые значения параметров путем создания базового рабочего пространства переменных в своей функции предварительной загрузки. Он устанавливает дополнительные значения путем создания дополнительных переменных базовых рабочих пространств посредством инициализации Model Parameters блок.
Запуск симуляции
Модель по умолчанию строения имеет ненулевое EVM и показывает искажение сигнала в схеме созвездия ниже, из-за конечных длин фильтров конечной импульсной характеристики передачи и приема.
В этом же строении по умолчанию мощности приемника спектр ниже является бесшумным и не имеет нелинейных искажений. Боковые элементы спектра являются ответами фильтра передачи и приема.
The Error Rate Calculation Блок (ERC) вычисляет BER системы. В строении по умолчанию с блоком ERC, отбрасывающим переходные эффекты в начале симуляции, BER равен 0.
Исследование примера
Можно исследовать несколько эффектов RF с помощью Model Parameters блок. Маска блока показывает как искаженные, так и ухудшенные значения параметров для IIP3 передатчика, рисунок шума LNA, шум фазы RF-демодулятора и количество бит АЦП. Если вы запустите симуляцию с любым из этих деградированных наборов значений, вы увидите эффекты в созвездии, спектре и/или BER.
Можно сбросить следующие параметры в Model Parameters блокируйте во время выполнения симуляции:
Параметры передатчика IIP3
Шум ЛНА- рисунка
Количество бит АЦП
Полная шкала напряжение АЦП Чтобы задать новые значения фазы шума, сначала остановите модель.
Для примера, если IIP3 передатчика установлено на 15 дБм, спектр сигнала и схема созвездия показывают ухудшенный сигнал, и BER деградирует приблизительно до 2.8e-3.
Можно сбросить счетчик BER во время симуляции, дважды щелкнув переключатель вручную. Это полезно, чтобы изучить эффект BER, когда вы изменяете значение параметров во время симуляции.
Сводные данные
Этот пример показал, как различные искажения RF переднего конца, такие как нелинейность усилителя и фазы шум, могут повлиять на спектр, EVM и BER коммуникационной системы.