Удар эффектов RF на эффективности системы связи
В этом примере показано, как использовать блоки Communications Toolbox™, чтобы смоделировать тепловой шум, шум фазы и ухудшения нелинейности приемопередатчика RF. Модель измеряет эффекты ухудшений на частоте ошибок по битам (BER) системы связи.
Обзор
Модель, показанная в следующем рисунке, включает блоки, чтобы симулировать передатчик, канал, приемник, и измерить и визуализировать эффективность линии связи.
Модели передатчика:
16QAM-модулируемая форма волны случайных битов
Квадратный корень повысил косинус (RRC) импульсный формирующий фильтр, чтобы ограничить спектральную утечку и минимизировать интерференцию (ISI)
Усилитель мощности (PA) без памяти с идеальной (бесконечной) третьей точкой пересечения порядка (IIP3). Значение IIP3 может быть изменено, чтобы смоделировать более реалистического усилителя мощности (УМ). Модели PA передатчика третья нелинейность порядка, потому что это - основной источник ухудшения в том конце ссылки.
Модели канала 138 дБ потерь при распространении в свободном пространстве.
Фронтэнд приемника RF моделирует аналоговый фрагмент приемника до аналого-цифрового преобразования. Это включает:
Низкий шумовой усилитель (LNA) с идеальной шумовой фигурой (NF) 0 дБ и усилением степени 20 дБ. NF может быть изменен, чтобы смоделировать более реалистический LNA. В этом конце ссылки шум является намного более значительным источником ухудшения, чем нелинейность.
Демодулятор RF (RFD) с минимальным шумом фазы. Это значение может также быть изменено, чтобы смоделировать более реалистический RFD. Шум фазы может быть значительным источником ухудшения для 16QAM ссылка.
Автоматическое управление усилением (AGC), чтобы правильно масштабировать сигнал до квантования.
Остаток от моделей приемника:
Идеализированный аналого-цифровой конвертер (ADC) с 12 битами квантования
RRC фильтрует для минимизации ISI и шумоподавления
Трудное решение 16QAM демодулятор
Испытательный стенд модели включает:
Метры степени до и после усилителя мощности (УМ) передатчика
Спектр мощности определяет объем до и после ADC, чтобы проиллюстрировать спектральные эффекты нелинейного усиления, шумового сложения, шума фазы и квантования
Схема созвездия после получить фильтра, с включенным расчетом величины вектора ошибок (EVM)
Восстановленное вычисление BER
Модель устанавливает некоторые значения параметров путем создания переменных базового рабочего пространства в его функции предварительной нагрузки. Это устанавливает дополнительные значения путем создания дополнительных переменных базового рабочего пространства посредством инициализации Model Parameters блок.
Запустите симуляцию
Настройка модели по умолчанию имеет ненулевой EVM и показывает искажение сигнала в схеме созвездия ниже, из-за конечных длин передачи, и получите КИХ-фильтры.
В этой той же настройке по умолчанию спектр мощности приемника ниже бесшумен и не имеет никаких нелинейных искажений. Боковые лепестки спектра от передачи и получают ответы фильтра.
Error Rate Calculation Блок (ERC) вычисляет системный BER. В настройке по умолчанию, с блоком ERC, отбрасывающим переходные эффекты в начале симуляции, BER 0.
Исследование примера
Можно исследовать несколько эффектов RF при помощи Model Parameters блок. По умолчанию Model Parameters блокируйтесь настройки по умолчанию маски применяет значения без искажений для передатчика IIP3, фигура шума LNA, шум фазы RF Demodulator и количество ADC битов. Типичные ухудшенные уровни значения показывают после '%' для каждого из этих параметров в маске блока. Если вы запустите симуляцию с кем-либо из этих ухудшенных значений набор, вы будете видеть эффекты в созвездии, спектре и/или BER.
Можно сбросить следующие параметры в Model Parameters блокируйтесь, в то время как симуляция запускается:
Передатчик IIP3
Фигура шума LNA
Количество ADC битов
Напряжение полного масштаба ADC
Чтобы задать новые значения шума фазы, остановите модель сначала.
Например, если передатчик, IIP3 установлен в 15 dBm, спектр сигнала и схему созвездия, показывает ухудшенный сигнал, и BER ухудшается к приблизительно 2.8e-3.
Можно сбросить счетчик BER, в то время как симуляция запускается путем двойного клика на ручном переключателе дважды. Это полезно, чтобы исследовать эффект BER, когда вы изменяете значение параметров в процессе моделирования.
Сводные данные
Этот пример показал, как различные ухудшения фронтэнда RF, такие как нелинейность усилителя и шум фазы, могут повлиять на спектр, EVM и BER системы связи.