Беспроводное цифровое видеовещание с формированием луча РФ

Этот пример использует:

Этот пример показывает, как смоделировать систему цифрового видеовещания, которая включает в себя 16 приемников фазированной решетки антенны, работающих на частоте 28 ГГц. Передатчик основной полосы частот, приемник и канал реализованы с помощью Communications Toolbox™. Приемник RF реализован с библиотекой RF Blockset™ Circuit Enbelope, а приемные антенны фазированной решетки сконструированы с помощью Toolbox™ Phased Array System. Планарная фазированная решетка 4 x 4 питает 16-канальный приемный модуль, который включает фазы для обеспечения формирования радиочастотного луча.

Архитектура системы

Система состоит из:

Подсистема передатчика основной полосы частот, которая отвечает за выработку сигнала 64-QAM, занимающего 2 МГц полосы пропускания, которая соответствует стандарту DVB-C.

Эффекты канала в виде потерь пути.

16 Элементы фазированной решетки приемник, расположенный в прямоугольной сетке 4 X 4. Это включает в себя расчётные параметры рабочей частоты, диаграммы направленности излучения элемента и направления приема.

Модуль приемника RF, состоящий из 16 путей, объединенных с сетью из 2:1 степеней объединителей, и затем преобразованный вниз в полосу частот базовых частот. Каждый путь включает LNA и переменные фазы для формирования радиочастотного луча. Сеть объединителей степени 2:1 строится дважды, чтобы эмулировать типичный процесс проекта. В начальном проекте используются идеальные делители степени Уилкинсона в качестве поведенческих объединителей, в то время как во второй реализации используется фактическое оборудование, смоделированное с S-Parameters блоки и измеренные данные, переданные через файл Touchstone™ (wireless.s3p).

Подсистема приемника основной полосы частот, которая отвечает за извлечение переданного сигнала. Приемник включает простые модели для коррекции смещений фазы и эффектов управления усилением.

Диагностика доступна на различных этапах в системе, используя полученное созвездие, вычисление частоты битовой ошибки и полученный спектр.

model_ideal = 'simrfV2_wirelessdvb_beamform_ideal';
open_system(model_ideal)
sim(model_ideal)

Разработка с помощью идеальных компонентов

В первоначальном проекте могут использоваться идеальные компоненты для ускорения общего процесса проекта. Для примера идеальные делители Уилкинсона из библиотеки RF Blockset Junctions могут использоваться, чтобы создать систему объединителя в антенной решетке приема. Эта система объединителя может быть объединена в 17-порт S-parameters блок для улучшения эффективности симуляции. Упрощенный пример консолидации показан, где система объединителя 4:1 слева заменена блоком S-параметров 5 портов справа. The S-parameters записи блоков вычисляются в командах инициализации маски блока WilkinsonTypeCombiner.

model_combiner = 'simrfV2_wirelessdvb_beamform_prototype_combiner';
open_system(model_combiner)

Каждая ветвь входа канала RF Приемника использует отдельный усилитель для введения теплового шума и нелинейности. Квадратурный демодулятор, следующий за объединителем, выполняет прямое преобразование вниз и включает в себя его нелинейность, утечки LO, несоответствие I/Q и нарушения шума.

open_system([model_ideal '/RF Receiver'], 'force')

bdclose(model_combiner)
bdclose(model_ideal)
clear model_ideal

Разработка с помощью реальных компонентов

Использование S-Parameters блоки для моделирования действительной системы комбинатора. Существуют несколько опций, чтобы охарактеризовать поведение каждого отдельного блока в системе объединителя; один подход использует файл данных непосредственно, в то время как другой подход обеспечивает рациональную модель данных. Для последнего подхода используйте rational функция в RF Toolbox™, сохраните результирующие параметры в базовом рабочем пространстве и используйте их в S-Parameters блоки. В данном примере измеренные данные описаны в файле Touchstone wireless.s3p и используются непосредственно. Чтобы улучшить эффективность симуляции, система объединителя js заменила на 17-портовый S-Parameters блок. The S-Parameters записи блоков вычисляются с помощью функции, simrfV2_wirelessdvb_beamforming_findcombinerspars в командах Initization маски подсистемы приемника RF.

model = 'simrfV2_wirelessdvb_beamforming';
open_system(model)
sim(model)

Передающий боковой планарный массив выбран таким образом, чтобы иметь 16 элементов и передает вдоль основного луча (азимут = 0 o и повышение = 0 o) на частоте 28 ГГц. Для каждого элемента выбирается изотропная диаграмма направленности излучения. Обратите внимание, что делители степени вводят сдвиг фазы на 28 ГГц. Это оценивается и корректируется в подсистеме приемника основной полосы частот.

Измените направление приема и моделируйте

Измените направление приема путем изменения параметра диалогового окна Receive Direction mask 16-элементной антенной решетки приема. Выбранный угол уменьшает силу сигнала из-за близости ядра в диаграмме направленности излучения массива.

open_system(model)
set_param([model '/Receive Antenna Array'],'RecDir','[20;25]')
sim(model)

Улучшите прием RF с формированием луча

Измените параметр Направление формирования луча для фазированной решетки 4 X 4 на стороне приема. Этот параметр маски автоматически настраивает сдвиг фазы каждого канала в подсистеме RF Receiver. Запустите симуляцию, чтобы наблюдать увеличение уровня принимаемого сигнала.

open_system(model)
set_param([model '/RF Receiver'],'BeamDir','[20;25]')
sim(model)

bdclose(model)
clear model

Ссылки

С. Эмэми, R. F. Более мудрый, Э. Али, М. Г. Форбс, М. К. Гордон, С. Гуань, С. Ло, П. Т. Мселви, Дж. Паркер, Дж. Р. Тани, Дж. М. Гильберт и К. Х. Доан, «60 пар приемопередатчика фазированной решетки GHz CMOS для радиосвязей Multi-Gb/s», в IEEE Int. Твердотельные схемы Conf. Tech. Dig., Feb. 2011, pp. 164-165

Документация