Введение

Этот пример характеризует влияние нарушений RF, таких как синфазный и квадратурный (IQ) дисбаланс, шум фазы и нелинейности усилителя степени (PA) в передаче 802.11ax волны [1]. Чтобы оценить влияние этих нарушений, пример выполняет следующие измерения:

Пример работает на базисе. Для каждого пакета рабочий процесс состоит из следующих шагов:

Этот пример выполняет эти операции с помощью модели Simulink ®. Модель Simulink выполняет обработку сигнала основной полосы частот (шаги 1, 2, 6 и 7) с помощью блоков MATLAB ® Function и выполняет моделирование передатчика RF (шаги 3 и 4) с помощью RF Blockset. Эта модель поддерживает Normal и Accelerator режимы симуляции.

Структура модели Simulink

Модель содержит три основные части:

modelName = 'HERFTransmitterModel';
open_system(modelName);

Генерация сигналов основной полосы частот

Блок HE Packet генерирует совместимые со стандартом высокоэффективные однопользовательские (HE SU) формы волны [1]. Для генерации сигналов установите параметры передачи и конфигурации путем определения опций в блоке HE Packet.

Блок HE Packet содержит две вкладки:

После генерации каждого пакета конечной импульсной характеристики блок Interpolation сверхвыборок и фильтрует форму волны, чтобы позволить вам увидеть эффект усилителя высокой мощности (HPA) на внеполосных спектральных излучениях. На выходе блока RF-передатчика конечной импульсной характеристики Десятикратного уменьшения блокировать понижение частоты волны назад к ее исходной частоте дискретизации. Блок Multirate Parameters предоставляет интерфейс, чтобы легко сконфигурировать параметры блоков конечной импульсной характеристики и десятикратного уменьшения.

Определение времени симуляции

Параметр Packet transmission time () в блоке HE Packet вычисляет время, необходимое для передачи каждого пакета 802.11ax. Следовательно, значение Времени остановки в модели Simulink должно быть равно или выше, чем значение, изображенное во времени передачи пакета (), чтобы получить результаты EVM и созвездия схему, по меньшей мере, одного пакета. Когда фильтры в блоках FIR Interpolation и Decimation вводят задержку, можно использовать параметр Idle time (s) в блоке HE Packet, чтобы компенсировать задержку.

Радиочастотная передача

Блок RF-передатчика основан на архитектуре супергетеродинного передатчика. Эта архитектура преобразует форму волны вверх к частоте несущей и применяет фильтрацию и усиление полосы пропускания. Радиочастотные компоненты этого супергетеродинного передатчика:

В дополнение к этим компонентам этот блок RF-передатчика также включает в себя усилитель переменного усиления (VGA) для управления уровнем отката входного входа (IBO) HPA.

set_param(modelName,'Open','off');
set_param([modelName '/RF Transmitter'],'Open','on');

Блок Inport внутри RF-передатчика преобразует комплексную форму волны основной полосы в радиочастотную область. Можно изменить центральную частоту этого радиочастотного сигнала, изменив параметр Carrier frequency этого блока (частота по умолчанию, которая в этом примере рассматривается как промежуточная частота, составляет 70 МГц). Блок Outport преобразует RF сигнал обратно в сложную полосу частот.

Можно сконфигурировать компоненты RF-передатчика с помощью маски блока RF-передатчика.

Блок RF-передатчика показывает типичные нарушения, включая:

Можно использовать блок Input Buffer перед блоком RF Transmitter, чтобы уменьшить количество выборок, отправленных в блок RF Transmitter. Для простоты Входной Буфер в текущем строении отправляет по одной выборке за раз, в результате чего блок RF Передатчика основывается на выборке.

Адаптируйте уровень степени формы волны основной полосы частот к строению RF путем добавления блока Gain Control после блока Input Buffer.

Когда текущее строение блока RF передатчика отправляет по одной выборке за раз, блок Output Buffer (после блока RF передатчика) собирает все выборки в пределах формы волны HE основной полосы перед отправкой выборки в блок демодуляции и вычисления EVM.

Прием формы волны основной полосы частот

Блок Демодуляции и вычисления EVM восстанавливает и строит графики символов данных в блоке Схемы Созвездия, выполняя коррекции частоты и смещения пакета, оценку канала, отслеживание фазы пилот-сигнала, демодуляцию OFDM и эквализацию. Этот блок также выполняет следующие измерения EVM:

Конфигурация по умолчанию блока Spectrum Analyzer изображает спектральную маску согласно IEEE P802.11ax/D7.0 раздел 27.3.19.1 [1]. Блок Spectrum Analyzer также обеспечивает дополнительные измерения, такие как занимаемая полоса пропускания, степень канала, CCDF и PAPR. Блок Power Meter измеряет степень канала формы волны RF, которая отображается в блоке Output Power (dBm).

Эффект нелинейности усилителя степени

Чтобы охарактеризовать влияние нелинейностей HPA в оценке EVM, можно измерить амплитудно-амплитудную модуляцию (AM/AM) HPA. AM/AM относится к уровням выходной степени с точки зрения входных уровней степени. Функция помощника hePlotHPACurve отображает характеристику AM/AM для HPA, выбранной для этой модели.

hePlotHPACurve();
figHPA = gcf;

P1dB является степенью в точке сжатия 1 дБ и обычно используется как ссылка при выборе уровня IBO HPA. Вы можете увидеть влияние HPA на блок RF Transmitter, проанализировав результаты EVM для различных рабочих точек HPA. Например, сравните случай, когда IBO = 11 дБ, соответствующий HPA, работающей в линейной области, со случаем, когда IBO = 3 дБ, соответствующий HPA, работающей в насыщении. Коэффициент усиления VGA управляет уровнем IBO. Чтобы сохранить линейное поведение VGA с помощью параметров по умолчанию, выберите значения усиления ниже 15 дБ.

set_param([modelName '/RF Transmitter'],'vgaGain','5');
sim(modelName);

Согласно IEEE P802.11ax/D7.0 таблица 27-49 [1], допустимая относительная ошибка созвездия (EVM) в HE SU PPDU, когда параметр модуляции двойной несущей отключен, и модуляция/кодирование равны 3 (16-QAM, 1/2), составляет -16 дБ. Поскольку общая емкость EVM, около -41 дБ, меньше -16 дБ, эта архитектура соответствует требованиям IEEE P802.11ax/D7.0 [1].

set_param([modelName '/RF Transmitter'],'vgaGain','13');
sim(modelName);
slmsgviewer.DeleteInstance();

% Restore to default parameters
set_param([modelName '/RF Transmitter'],'vgaGain','5');

По сравнению с предыдущим случаем схема созвездия более искажена. С точки зрения измерений, общий EVM, около -28 дБ, все еще ниже -16 дБ, поэтому он также подпадает под требования IEEE P802.11ax/D7.0 [1].

Резюме и дальнейшие исследования

Этот пример демонстрирует, как смоделировать и протестировать передачу волны 802.11ax. Блок RF-передатчика состоит из полосно-пропускающего фильтра, усилителей и модулятора IQ. Пример подсвечивает эффект нелинейностей HPA на эффективность блока RF-передатчика. Можно исследовать влияние изменения и других нарушений. Для примера:

Кроме того, можно проверить занимаемую полосу и измерения CCDF и PAPR с помощью окна Спектра Analyzer: нажмите кнопку Channel Measurements на панели инструментов для занимаемой полосы и кнопку CCDF Measurements для CCDF и PAPR.

Блок RF-передатчика сконфигурирован для работы со значениями по умолчанию блока HE-пакета и с несущей RF с центром 5950 МГц. Эта несущая находится в пределах диапазонов частот IEEE 802.11 HE STA (между 1 ГГц и 7.125 ГГц [1]). Если вы изменяете несущую частоту или значения в блоке HE Packet, вам, возможно, потребуется обновить параметры компонентов блока RF Transmitter, так как эти параметры были выбраны для работы с строением по умолчанию примера. Для образца изменение частоты несущей требует пересмотра полосы пропускания фильтров. Изменение полосы пропускания формы волны может потребовать обновления параметров длительности Импульсной характеристики и Фазы смещения частоты шума (Гц) блока IQ Modulator. Смещение фазы шума определяет нижний предел длительности импульсной характеристики. Если фаза разрешение смещения частоты шума слишком велико для заданной длительности импульсной характеристики, появляется предупреждающее сообщение, указывающее минимальную длительность, подходящую для необходимого разрешения. Для получения дополнительной информации см. IQ Modulator (RF Blockset).

Этот пример может быть базисом для проверки осциллограмм HE для различных строений RF. Можно заменить блок RF Transmitter другой подсистемой RF по вашему выбору и соответствующим образом сконфигурировать модель.

Ссылки