Моделирование и симуляция MIMO RF Приемника включая формирование луча
Этот пример показывает, как смоделировать приемник MIMO RF с алгоритмом формирования луча основной полосы частот. Он рассматривает эффекты связи антенны и дефекты RF. Симуляция системной модели включает алгоритмы формирования луча основной полосы приемника RF, дефекты RF и диаграмму направленности излучения решетки.
В следующих разделах вы увидите более подробную информацию о передатчике, приемнике и алгоритме формирования луча.
Передатчик и канал
Модели передатчика и канала идеальны.
Передатчик создает простой модулированный сигнал, переданный с помощью одной антенны.
Модель канала вводит ослабление потерь пути и добавляет мешающий узкополосный сигнал с уровнем степени, подобным желаемому сигналу.
Модель принимает, что передатчик и приемник расположены на одной плоскости. Можно изменить угол прихода необходимого переданного сигнала и сигнала помех, повернув циферблаты на схеме Simulink.
Угол 90 степеней указывает, что передатчик находится перед приемником, где расположен основной лепесток диаграммы направленности излучения решетки.
Угол 120 степеней указывает, что передатчик находится на расстоянии 30 степеней от нормальной оси к массиву, где расположено ядро диаграммы направленности излучения.
Изменение относительного угла прихода для желаемых и интерферирующих сигналов изменит относительный сигнал, степени в Спектр Analyzer возможностей «Спектра without Beamforming». В этом случае все 8 принятых сигналов просто суммируются вместе, не применяя никакого алгоритма формирования луча.
Проектирование антенной решетки приемника
Антенная решетка приемника спроектирована с помощью Antenna Toolbox™. Antenna Toolbox помогает вам спроектировать антенну на желаемой рабочей частоте и проверить, что наложение шаблона изолированного элемента является приемлемым приближением для симуляции массива.
Скрипт для разработки и проверки антенной решетки
Как видим, антенная решетка состоит из 8 дипольных антенн, резонирующих на 5 ГГц. Сравнение диаграммы направленности излучения дальнего поля массива, вычисленное с полноволновым анализом и наложением шаблона изолированного элемента, показывает скромные различия:
Однако S-параметры показывают незначительную утечку между соседними антеннами.
Приемник RF
Модель приемника включает:
Модель антенной решетки приемника. Приемник антенной решетки составлен с использованием 8 дипольных антенн, работающих на 5 ГГц. Массив диаграммы направленности излучения моделируется Phased Array System Toolbox™ «Narrowband Rx массива». Массив моделируется с помощью наложения шаблона изолированного элемента, сохраненного в переменной
P_antenna, вычисленный с помощью Antenna Toolbox и скрипта. Можно визуализировать диаграмму направленности излучения, нажав кнопку Analyze на вкладке массив.
Модель RF- приемника. Приемник RF состоит из восьми нелинейных супергетеродинных приемников и фильтров, описанных с S-параметрами. Каждая цепь спроектирована с помощью приложения RF Toolbox™ RF Budget Analyzer, как описано в примере: RF Receiver Design.
Импеданс антенной решетки описывается восьмипортовыми S-параметрами, вычисленными с помощью Antenna Toolbox. S-параметры захватывают загрузку антенной решетки на RF- приемника, а также связь между антенными элементами. Суженная индуктивность для каждого приемника используется для переноса соответствующей антенны.
Восемь 12-битных АЦП, захватывающих конечную динамическую область значений преобразователей данных путем моделирования насыщения и квантования.
DOA и формирование луча
Алгоритм приемника основной полосы состоит из четырех основных элементов в закрытом цикле обратной связи.
Алгоритм Root MUSIC для определения направления прибытия, принимая, что присутствуют два сигнала. Два оценённых углов DOA передаются в конечный автомат, который определяет, какой угол создает более высокий коэффициент ошибки модуляции (MER). Этот конечный автомат включает в себя некоторую задержку между переходами состояния, чтобы избежать дрожания решения.
Алгоритм формирования луча MVDR для приемника, чтобы фокусироваться на желаемом сигнале и подавлять помехи и шум из других направлений. Он использует угол, выбранный логикой управления, чтобы максимизировать MER.
Кондиционирование сигнала и оценка коэффициента ошибки модуляции. MER используется, чтобы определить, какой угол выбрать для алгоритма формирования луча.
Похожие темы
Моделирование RF-мм волнового передатчика с гибридным формированием луча