Этот пример показывает, как управлять моделями, состоящими как из цифровой связи, так и из систем RF, которые обрабатывают сигналы с различными частотами дискретизации. Для выполнения симуляции модели, где частота дискретизации Nyquist цифрового сигнала связи меньше, чем обратная частота временного шага RF секции, будет использоваться интерполяционный фильтр. Использование этого интерполяционного фильтра уменьшает введение программных продуктов искусственного сигнала на контурах систем связи и RF в результате различий частоты дискретизации.
Следующая модель включает Zigbee (802,15) сгенерированных модулированных сигналов подачи прямого преобразования RF- приемника. Передатчик основной полосы ZigBee построен с использованием блоков Communications Toolbox™ и DSP System Toolbox™ в то время как приемник RF построен с использованием блоков из библиотеки RF Blockset™ Circuit Envelope.
Для решателя RF Blockset Circuit Envelope рекомендуется использовать временной шаг симуляции, который в 4-8 раз меньше, чем обратный вход сгенерированного модулированного сигнала шага расчета. Это обеспечивает симуляционную полосу пропускания, которая достаточна для того, чтобы решатель RF точно захватывал программные продукты на краю полосы пропускания и физические эффекты, которые требуют дополнительной полосы пропускания, такой как спектральное восстановление. В целом, использование коэффициента интерполяции от 4 до 8 увеличивает ширину полосы симуляции сверх скорости Найквиста сгенерированного модулированного сигнала, сгенерированного в передатчике.
В этой модели две различные скорости выборки сигналов:
зеленый цвет для сгенерированного модулированного сигнала связи
красный цвет для сигнала огибающей RF-цепи
model = 'simrfV2_sampletime_example'; open_system(model) sim(model) % Hide all scopes (see PostLoadFcn Model Callback for more details): SpTxScopeConf.Visible = false; SpTXiScopeConf.Visible = false; SpRxScopeConf.Visible = false;
Верхние части и Bottom RF в модели идентичны и состоят из фильтра Pre-LNA, за которым следуют LNA, квадратурный демодулятор и другой этап усиления. Все RF- компонентов включают типичные нарушения, такие как шум, нелинейность и конечная изоляция.
open_system([model '/RF Blockset Direct Conversion Top'])
Как указано в диалоговом окне Блока Configuration Mask Параметров, симуляция выполняется с входом фильтром интерполяции, активированным для верхнего приемника.
и отключен для нижнего приемника.
Приемник верхней части RF питается сгенерированным модулированным сигналом, обладающей частотой дискретизации в 4 раза медленнее, чем обратная величина размера RF шага симуляции, заданная в его блоке Configuration. Блок RF Inport автоматически интерполирует входной сигнал с необходимой частотой RF.
Нижний RF-приемник питается со скоростью сгенерированного модулированного сигнала выборки, равной взаимности размера шага, заданного в его RF-блоке Configuration. Нижний радиочастотный приемник использует явный фильтр интерполяции, выделенный оранжевым цветом, чтобы увеличить выборку сгенерированного модулированного сигнала связи.
% Show these two scope results:
SpTxScopeConf.Visible = true;
SpTXiScopeConf.Visible = true;
Выходы обоих приемников одинаковы, поскольку оба входных сигналов повторно дискретизированы фильтрами интерполяции, чтобы уменьшить эффекты сглаживания перехода частоты дискретизации. В верхнем приемнике переход скорости дискретизации автоматически управляется блоком Inport огибающей схемы. В нижнем приемнике переход скорости дискретизации явно управляется сложением интерполяционного фильтра.
% Show this scope result:
SpRxScopeConf.Visible = true;
Использование интерполяционного фильтра улучшает спектральные результаты симуляции, но приходит по цене: оно вводит задержку. Поскольку для интерполяции используется конечная импульсная характеристика, задержка соответствует половине количества коэффициентов фильтра. В этом случае фильтр имеет 640 отводов и вводит задержку на 320 временных шагов при более быстрой частоте дискретизации RF или 80 временных шагах при более медленной скорости выборки передачи основной полосы частот. В случае нескольких входов сигнала связи основной полосы частот может оказаться необходимым компенсировать задержку путем выравнивания всех сигналов, поступающих в РЧ систему.
Когда входной фильтр интерполяции включен в диалоговом окне блок Configuration Mask Parameters, введенная задержка радиочастотного сигнала будет отображаться рядом с разрешающим переключателем.
По умолчанию RF Blockset автоматически вставляет интерполяционный фильтр и повторно формирует входной сигнал. Вы можете принять решение отключить опцию по умолчанию и явным образом вставить интерполяционный фильтр, если у вас есть:
конкретные требования к спецификациям интерполяционного фильтра;
множество входных сигналов, требующих различных входных портов (случай описан ниже);
Сигналы управления Simulink (например, применяемые к VGA, изменяемому фазе или блокам switch), которые по существу медленнее, чем радиочастотный сигнал, и не требуют повторной дискретизации.
Опция автоматической интерполяции, рассмотренная выше, может поддерживать только один блок RF Inport. При использовании нескольких блоков Inport пользователь должен вручную вставить фильтры интерполяции перед этими блоками. Фильтры интерполяции затем корректируются так, чтобы все входные сигналы связи были повторно дискретизированы со скоростью, заданной в блоке RF Configuration.
Хотя блок RF Blockset Inport может принимать вектор из нескольких сигналов, каждый из которых задан на различной несущей частоте, эти сигналы должны иметь одинаковую частоту дискретизации. Следующая модель описывает две системы RF с несколькими входами, центрированными на разных несущих и правильно повторно дискретизированными. Модель подобна модели в Части 1 этого примера, но также включает широкополосный сигнал помех, который генерируется с использованием блоков из Communications Toolbox и DSP System Toolbox. Два входных сигналов имеют одинаковую частоту дискретизации, и блок RF Blockset Configuration имеет размер Step, который дискретизирует RF сигнал в 4 раза быстрее, чем сигнал базовой полосы связи.
bdclose(model);
model = 'simrfV2_sampletime_example_interf1';
open_system(model);
sim(model);
Модель подобна модели, описанной в Части 1 этого примера. Интерполяционный фильтр необходим, чтобы избежать эффектов сглаживания из-за перехода скорости.
Более интересный сценарий происходит в следующей модели, когда требуемые и помеховые сигналы имеют различные скорости дискретизации. В этой модели требуемый сигнал явно интерполируется фильтром (выделен оранжевым цветом) и затем объединяется с широкополосным интерферентором в качестве вектора.
Чтобы избежать эффекта сглаживания, более низкая скорость требуемого входного сигнала интерполируется и фильтруется перед объединением с более быстрым сигналом помех скорости.
bdclose(model); model = 'simrfV2_sampletime_example_interf2'; open_system(model); sim(model); % Hide all scope results (see PostLoadFcn Model Callback for more details): SpTXComScopeConf.Visible = false; SpRxSepScopeConf.Visible = false; SpRxComScopeConf.Visible = false;
В верхнюю часть приемника RF два сигнала, входящие в систему RF, центрируются на разных несущих. Обратите внимание, что частота дискретизации сигнала, поступающего в верхнюю систему RF, такая же, как определена в блоке RF Configuration. В этом случае включение фильтра автоматической входной интерполяции в блоке RF Configuration не вводит никакой интерполяции.
SpRxSepScopeConf.Visible = true;
Последний обсуждаемый сценарий происходит, когда два сигнала, входящие в систему RF, помещаются на несущие, которые относительно близки друг к другу. Поскольку количество гармоник смешения, необходимых для симуляции, может быть большим в сильно нелинейных системах, рекомендуется объединить два сигнала на одну несущую, когда они близки.
SpTXComScopeConf.Visible = true;
В нижнем приемнике система RF подается с требуемыми сигналами, объединенными в один сигнал несущей. Объединенный сигнал достигается путем умножения сигнала помех на комплексный показатель для сдвига его частоты операции на 20MHz относительно частоты требуемого сигнала. Обратите внимание, что полоса пропускания, необходимая для захвата обоих сигналов при объединении на одной несущей, больше, чем полоса пропускания каждого отдельного несущего сигнала. Это является причиной введения фильтра интерполяции, выделенного зеленым цветом, перед объединением сигналов.
SpRxComScopeConf.Visible = true;
Результаты двух систем RF (сверху и снизу) в вышеупомянутой модели показывают отличное соответствие. Сигнал помехи отсутствует в спектре в верхнюю часть системе RF, поскольку порт выхода ведет себя как идеальный фильтр и выбирает только действительный сигнал полосы пропускания с центром в DC. Сигнал помехи отсутствует в спектре в нижней системе RF, поскольку демодулятор IQ включает фильтр выбора канала. Чтобы увидеть эффекты сигнала помехи, отключите фильтр, сняв флажок 'Add Channel Select filter' в диалоговом окне IQ Demodulator block Mask Parameter. Полученный спектр
set_param([model '/RF Blockset Direct Conversion Bottom/IQ Demodulator'], ... 'AddCSFilters', 'off'); sim(model); % Do not show other scopes and rescale Y axis: SpTxSepScopeConf.Visible = false; SpTXComScopeConf.Visible = false; SpRxSepScopeConf.Visible = false; SpRxComScopeConf.YLimits = [-103 0];
bdclose(model);
clear model;