Беспроводное цифровое телевидение с RF Beamforming
В этом примере показано, как смоделировать систему цифрового телевидения, которая включает 16 приемников фазированной решетки антенны, действующих в 28 ГГц. Основополосный передатчик, приемник и канал поняты с Communications Toolbox™. Приемник RF реализован с библиотекой RF Blockset™ Circuit Envelope, и получить антенны фазированной решетки создаются с помощью Phased Array System Toolbox™. 4 x, которые 4 плоских фазированных решетки питают 16 каналами, получают модуль, который включает фазовращатели, чтобы включить RF beamforming.
Архитектура системы
Система состоит из:
Основополосная подсистема Передатчика, которая ответственна за генерацию 64-QAM сигнала, занимающего 2 МГц полосы пропускания, которая придерживается стандарта DVB-C.
Эффекты канала в форме потери на пути.
16 приемников фазированной решетки элемента, расположенных в 4 X 4 прямоугольных сетки. Это включает расчетные параметры для рабочей частоты, диаграммы направленности элемента, и получите направление.
Модуль приемника RF, состоящий из 16 путей, объединенных с сетью 2:1 объединители степени и затем downconverted к основной полосе. Каждый путь включает LNAs и переменные фазовращатели для RF beamforming. Сеть 2:1 объединители степени создается дважды, чтобы эмулировать типичный процесс проектирования. Первоначальный проект использует идеал делители степени Уилкинсона как поведенческие объединители, в то время как вторая реализация использует фактическое оборудование, смоделированное с
S-Parametersблоки и результаты измерений предоставляются через файл Touchstone™ (wireless.s3p).
Основополосная подсистема Приемника, которая ответственна за извлечение переданного сигнала. Приемник включает простые модели для исправления смещений фазы и эффектов управления усилением.
Диагностика доступна на различных этапах в системе с помощью полученного созвездия, вычисления частоты ошибок по битам и полученного спектра.
model_ideal = 'simrfV2_wirelessdvb_beamform_ideal';
open_system(model_ideal)
sim(model_ideal)
Разработка с идеальными компонентами
Первоначальный проект может использовать идеальные компоненты, чтобы ускорить процесс общего замысла. Например, идеал делители Уилкинсона от библиотеки RF Blockset Junctions может использоваться, чтобы создать систему объединителя в Получить Антенной решетке. Эта система объединителя может быть консолидирована в S-parameters с 17 портами блокируйтесь, чтобы улучшать производительность симуляции. Упрощенный пример консолидации показывают, где 4:1 система объединителя слева заменяется блоком S-параметров с 5 портами справа. S-parameters элементы блока вычисляются в командах инициализации маски блока WilkinsonTypeCombiner.
model_combiner = 'simrfV2_wirelessdvb_beamform_prototype_combiner';
open_system(model_combiner)
Каждая входная ветвь канала Приемника RF использует отдельный усилитель, чтобы ввести тепловой шум и нелинейность. Квадратурный демодулятор после объединителя выполняет прямое понижающее преобразование и включает его нелинейность, утечку LO, несоответствие I/Q и шумовые ухудшения.
open_system([model_ideal '/RF Receiver'], 'force')
bdclose(model_combiner)
bdclose(model_ideal)
clear model_ideal
Разработка с действительными компонентами
Используйте S-Parameters блоки, чтобы смоделировать действительную систему объединителя. Существует несколько опций, доступных, чтобы охарактеризовать поведение каждого отдельного блока в системе объединителя; один подход использует файл данных непосредственно, в то время как другой подход предоставляет рациональную модель данных. Для последнего подхода используйте rational функция в RF Toolbox™, сохраните получившиеся параметры в базовом рабочем пространстве и используйте их в S-Parameters блоки. В данном примере результаты измерений описываются в файле wireless.s3p Пробного камня и используются непосредственно. Улучшать производительность симуляции система объединителя js замененный S-Parameters с 17 портами блок. S-Parameters элементы блока вычисляются с помощью функции simrfV2_wirelessdvb_beamforming_findcombinerspars в командах Initization маска подсистемы Приемника RF.
model = 'simrfV2_wirelessdvb_beamforming';
open_system(model)
sim(model)
Сторона передачи плоский массив выбрана, чтобы иметь 16 элементов и передачи вдоль основного луча (азимут = 0 градусов и вертикальное изменение = 0 градусов) на частоте 28 ГГц. Изотропная диаграмма направленности выбрана для каждого элемента. Обратите внимание на то, что делители степени вводят сдвиг фазы на уровне 28 ГГц. Это оценивается и корректируется в Основополосной подсистеме приемника.
Измените получить направление и симулируйте
Измените получить направление путем изменения Получить диалогового параметра маски Направления с 16 элементами, Получают Антенную решетку. Угол выбранные уменьшения сила сигнала из-за близости пустого указателя в диаграмме направленности массивов.
open_system(model) set_param([model '/Receive Antenna Array'],'RecDir','[20;25]') sim(model)
Улучшите прием RF с Beamforming
Измените параметр направления Beamforming для 4 X 4 фазированных решетки на получить стороне. Этот параметр маски автоматически настроит сдвиг фазы каждого канала в подсистеме Приемника RF. Запустите симуляцию, чтобы наблюдать увеличение полученного уровня сигнала.
open_system(model) set_param([model '/RF Receiver'],'BeamDir','[20;25]') sim(model)
bdclose(model)
clear model
Ссылки
С. Эмэми, Р. Ф. Визер, 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, "Пара Приемопередатчика Фазированной решетки CMOS на 60 ГГц для Радиосвязей Multi-Gb/s", в Технологии Конференции Твердотельных схем Int IEEE. Вырыть., февраль 2011, стр 164-165