802.11ad Одиночная несущая Ссылка с формированием луча RF в Simulink
Этот пример показывает, как смоделировать канал 802.11ad™ одной несущей IEEE ® в Simulink ®, который включает антенну фазированной решетки с RF-формированием луча. Этот пример требует следующих продуктов:
WLAN Toolbox™ для передатчика и приемника основной полосы частот
Phased Array System Toolbox™ для антенной решетки приема
RF Blockset™ для радиочастотных приемников
Введение
Эта модель моделирует канал 802.11ad с одной несущей (SC) [1] с формированием луча RF. Несколько пакетов передают через свободное пространство, затем RF формируют, демодулируют и восстанавливают блоки служебных данных PLCP (PSDU). Блоки PSDU сравниваются с переданными для определения частоты ошибок пакета. Приемник выполняет обнаружение пакетов, временную синхронизацию, коррекцию смещения несущей частоты и уникальное отслеживание фазы на основе слов.
Блок MATLAB function позволяет моделям Simulink использовать функции MATLAB ®. В этом примере ссылка SC 802.11ad, смоделированный в Simulink, использует функции WLAN Toolbox, вызываемые с использованием блоков MATLAB function. Для симуляции основной полосы 802.11ad в MATLAB, смотрите пример 802.11ad Packet Error Single Carrier PHY Simulation with TGay Channel (WLAN Toolbox).
Архитектура системы
Система состоит из:
Передатчик основной полосы частот, который генерирует случайный PSDU и пакет SC 802.11ad.
Канал свободного пространства.
Приёмная антенная решетка, которая поддерживает до 16 элементов. Этот модуль позволяет управлять геометрией массива, количеством элементов в массиве, рабочей частотой и направлением приемника.
16-канальный RF приемника модуль для обработки радиочастотных сигналов. Этот модуль приемника включает малошумящие усилители, фазы, комбинатор Уилкинсона 16:1 и преобразователь вниз. Этот модуль позволяет управлять направлением формирования луча, используемым для вычисления соответствующих сдвигов фазы.
Приемник основной полосы частот, который восстанавливает переданный PSDU путем выполнения обнаружения пакетов, временной и частотной синхронизации, оценки канала, демодуляции PSDU и декодирования.
Системная диагностика включает в себя отображение уравненного созвездия и полученную частоту ошибок пакета.
Следующие разделы описывают передатчик и приемник более подробно.
Передатчик основной полосы частот
Блок передатчика основной полосы частот создает случайный PSDU и кодирует биты, чтобы создать одну форму волны пакета на основе значений MCS и длины PSDU в блоке Параметры модели. Блок генератора пакетов использует функцию wlanWaveformGenerator (WLAN Toolbox) для кодирования пакета.
Приемник RF
Приемник RF состоит из усилителей, фаз, комбинатора Wilkinson 16:1 и реализован в супергетеродинном режиме.
Сдвиг фазы, приложенный к каждому элементу, вычисляется на основе направления формирования луча. Это обеспечивается пользователем и указывает направление основного луча. Приемник максимизирует ОСШ, когда основной луч получателя указывает на передатчик. Передатчик является всенаправленным, и направление приемника (az, el) указывает направление падающего сигнала. Показан сценарий, в котором направление приемника и направление формирования луча различны. В этом случае произойдет уменьшение принимаемого сигнала степени приводящее к высокой вероятности пакетной ошибки (PER) и величины вектора ошибок (EVM). В разделе результатов показаны эти значения.
Приемник основной полосы частот
Приемник основной полосы частот имеет два компонента: обнаружение пакетов и восстановление пакетов.
Если обнаружен пакет, подсистема восстановления пакета позволяет обрабатывать обнаруженный пакет.
Обработка подсистемы восстановления пакетов состоит из следующих шагов:
Оценка и коррекция смещения частоты.
Символьная синхронизация и оценка частотной характеристики канала.
Оценка степени шума.
Проверка ошибки синхронизации. Это определяет, может ли пакет быть декодирован или нет.
Декодирование пакетов.
В подсистеме декодера пакетов поле данных SC извлекается из синхронизированной принятой формы волны. Затем PSDU восстанавливается с помощью извлеченных оценок поля, канала и степени шума.
Результаты
При выполнении симуляции отображается вероятность ошибки пакета. Модель обновляет PER после обработки каждого пакета. Модель также отображает уравненное созвездие символов вместе с измерением EVM. Обратите внимание, что для статистически допустимых результатов требуется длительные времена симуляции.
По умолчанию основной луч приёмной антенной решетки указывает в направлении: азимут = 0 o и повышение = 0 o.
Если вы меняете Receiver direction значение в приёмной антенной решетке в направлении близости null в излучении массива, EVM увеличивается, и пакеты не могут быть успешно декодированы.
Если вы меняете Beamforming direction значение в RF приемника таким образом, что основной луч точек к передатчику, EVM улучшается, и пакеты успешно декодируются.
Исследование примера
Попробуйте изменить значение отношения сигнал/шум (ОСШ) в блоке Параметров модели. Увеличение ОСШ приводит к снижению частоты ошибок пакета и улучшению EVM созвездия уравненных символов. Заданный ОСШ является отношением сигнал/шум на входе в АЦП, если используется одна цепь приема. ОСШ учитывает потери при распространении в свободном пространстве, тепловой шум и шумовой рисунок радиочастотных компонентов.
Можно изменить геометрию массива и количество элементов в массиве, присутствующей в блоке антенной решетки приема. Увеличение количества антенных элементов улучшает EVM. Коэффициент усиления разнесения из-за антенной решетки приемника может наблюдаться в созвездии уравненных символов.
Приложение
В этом примере используются следующие вспомогательные функции:
Избранная библиография
Стандарт IEEE Std 802.11ad™-2012 IEEE на информационные технологии - Телекоммуникации и обмен информацией между системами - Локальные и столичные сети - Особые требования - Часть 11: Беспроводное управление доступом к среде локальной сети (MAC) и физический слой (PHY) Спецификации. Поправка 3: Улучшения для очень высокой пропускной способности в полосе 60 ГГц.