Эта модель показывает линию спутниковой связи, с помощью блоков из Communications Toolbox™, чтобы симулировать следующие ухудшения:
Нелинейность без памяти
Потери при распространении в свободном пространстве
Доплеровская ошибка
Тепловой шум приемника
Фазовый шум
Синфазный и квадратурная неоднородность
Смещения DC
Модель опционально корректирует большинство этих ухудшений.
Путем моделирования добавок и ослаблений в канале связи эта модель реализует вычисление бюджета канала связи, которое определяет может ли нисходящий канал быть реализован с заданной частотой битовой ошибки (BER). Блоки добавок и ослаблений, включая блок Free Space Path Loss и блок Receiver Thermal Noise, определяют скорость передачи данных, которая может поддерживаться при соединении в аддитивном канале белого Гауссова шума.
Пример подсвечивает и модель линии спутниковой связи и ее осциллографы сигнала. Модель состоит из Спутникового Нисходящего Передатчика, Нисходящего Пути и Приемника Нисходящего канала Наземной станции.
Блоки, которые соответствуют каждому из этих разделов,
Спутниковый нисходящий передатчик
Бернуллиевый Бинарный Генератор - Создает случайный поток двоичных данных.
Прямоугольная Основная полоса Модулятора QAM - Карты поток данных к 16-QAM созвездию.
Повышенный Фильтр Передачи Косинуса - Сверхдискретизировал и формирует модулируемый сигнал с помощью повышенной формы импульса косинуса квадратного корня.
HPA Nonlinearity with Optional Digital Predistortion (Мощный Усилитель) - Моделирует ламповый усилитель волны перемещения (TWTA) с помощью опции модели Салеха Нелинейности Без памяти и опционально корректирует AM и AM/PM с блоком Digital Predistortion.
Gain (Усиление Спутниковой антенны Tx) - Применяет усиление передатчика параболическая спутниковая антенна.
Нисходящий путь
Потери при распространении в свободном пространстве (Нисходящий Путь) - Ослабляют сигнал потерями при распространении в свободном пространстве.
Смещение фазы/Частоты (Доплер Эррор) - Вращает сигнал смоделировать Доплеровскую ошибку на ссылке.
Приемник нисходящего канала наземной станции
Gain (Усиление Спутниковой антенны Rx) - Применяет усиление приемника параболическая спутниковая антенна.
Тепловой шум приемника (Системный Временный файл Спутникового ресивера) - Добавляет белый Гауссов шум, который представляет эффективную системную температуру приемника.
Шум фазы - Вводит случайные возмущения фазы, которые следуют из 1/f или шума мерцания фазы.
Разбаланс I/Q - Вводит смещение DC, амплитудную неустойчивость или разбаланс фазы к сигналу.
LNA (Низкий Шумовой Усилитель) - Применяет низкое шумовое усиление усилителя.
Повышенный Косинус Получает Фильтр - Применяется, согласованный фильтр к модулируемому сигналу с помощью квадратного корня повысил форму импульса косинуса.
Блокировщик DC - Компенсирует смещение DC в блоке I/Q Imbalance.
AGC - Наборы степень сигнала к желаемому уровню.
Компенсатор Разбаланса I/Q - Оценки и удаляют разбаланс I/Q из сигнала слепым адаптивным алгоритмом.
Doppler Correction - Использует блок Carrier Synchronizer, чтобы компенсировать смещение несущей частоты из-за Доплера.
Прямоугольная Основная полоса Демодулятора QAM - Demaps поток данных от 16-QAM пробела созвездия.
Дважды кликните блок пометил Model Parameters, чтобы просмотреть установки параметров для модели. Все эти параметры являются настраиваемыми. Чтобы внести изменения в параметры как, модель запускается, примените их в диалоговом окне, затем обновите модель через ctrl+d. Параметры:
Спутниковая высота (км) - Расстояние между спутником и наземной станцией. Изменение этого параметра обновляет блок Free Space Path Loss. Настройка по умолчанию 35600.
Частота (МГц) - Несущая частота ссылки. Изменение этого параметра обновляет блок Free Space Path Loss. Настройка по умолчанию 4000.
Диаметры передающей и приемной антенны (m) - Первый элемент в векторе представляет диаметр передающей антенны и используется, чтобы вычислить усиление в блоке Tx Dish Antenna Gain. Второй элемент представляет получить диаметр антенны и используется, чтобы вычислить усиление в блоке Rx Dish Antenna Gain. Настройка по умолчанию [.4.4].
Шумовая температура (K) - Позволяет вам выбирать из четырех эффективных шумовых температур приемника. Выбранные шумовые изменения температуры Шумовая Температура блока Receiver Thermal Noise. Настройка по умолчанию является 20 K. Выбор
0 (no noise) - Используйте эту установку, чтобы просмотреть другие ухудшения RF без эффектов беспокойства шума.
20 (very low noise level) - Используйте эту установку, чтобы просмотреть, как легко низкий уровень шума, когда объединено с другими ухудшениями RF, может ухудшить эффективность ссылки.
290 (typical noise level) - Используйте эту установку, чтобы просмотреть, как типичный тихий спутниковый ресивер действует.
500 (high noise level) - Используйте эту установку, чтобы просмотреть поведение приемника, когда системная фигура шума - 2,4 дБ, и температура шума антенны является 290K.
Уровень возврата HPA - Позволяет вам выбирать из трех уровней возврата. Этот параметр используется, чтобы определить, как близко спутниковый мощный усилитель управляется к насыщению. Выбранный возврат используется, чтобы установить усиление ввода и вывода блока Memoryless Nonlinearity. Настройка по умолчанию составляет 30 дБ (незначительная нелинейность). Выбор
30 dB (negligible nonlinearity) - Устанавливает среднюю входную мощность на на 30 децибелов ниже входной мощности, которая вызывает насыщение усилителя (то есть, точка, в которой кривая усиления становится плоской). Это вызывает незначительный AM-AM и К PM преобразование. Преобразование AM-AM является индикацией относительно того, как амплитудная нелинейность меняется в зависимости от величины сигнала. К PM преобразование является мерой того, как нелинейность фазы меняется в зависимости от величины сигнала.
7 dB (moderate nonlinearity) - Устанавливает среднюю входную мощность на на 7 децибелов ниже входной мощности, которая вызывает насыщение усилителя. Это вызывает умеренный AM-AM и К PM преобразование, которое корректируемо с цифровым предварительным искажением.
1 dB (severe nonlinearity) - Устанавливает среднюю входную мощность на на 1 децибел ниже входной мощности, которая вызывает насыщение усилителя. Это вызывает серьезный AM-AM и К PM преобразование и не корректируемо с цифровым предварительным искажением.
Доплеровская ошибка - Позволяет вам выбирать одно из двух значений Доплера. Выбор обновляет Смещение Фазы/Частоты (Доплер Эррор) блок. Настройкой по умолчанию является 0 Hz. Выбор
0 Hz - Никакой Доплер на ссылке.
3 Hz - Добавляет смещение несущей частоты на 3 Гц.
Шум фазы - Позволяет вам выбирать из трех значений шума фазы в приемнике. Выбор обновляет блок Phase Noise. Настройкой по умолчанию является Negligible (-100 dBc/Hz @ 100 Hz). Выбор
Negligible (-100 dBc/Hz @ 100 Hz) - Почти никакой шум фазы.
Low (-55 dBc/Hz @ 100 Hz) - Достаточно шума фазы, чтобы отобразиться и в спектральных и в областях I/Q и вызвать битовые ошибки, когда объединено с тепловым шумом или другими ухудшениями RF.
High (-48 dBc/Hz @ 100 Hz) - Достаточно шума фазы, чтобы вызвать ошибки без сложения теплового шума или других ухудшений RF.
Смещение разбаланса I/Q и DC - Позволяет вам выбирать из пяти типов синфазных и квадратурной неустойчивости в приемнике. Выбор обновляет блок I/Q Imbalance. Настройкой по умолчанию является None. Выбор
None - Никакая неустойчивость.
Amplitude imbalance (3 dB) - Применяет 1,5 усиления дБ к синфазному сигналу и-1.5 усиления дБ к квадратурному сигналу.
Phase imbalance (20 deg) - Вращает синфазный сигнал 10 градусами и квадратурный сигнал-10 градусами.
In-phase DC offset (1e-8) - Добавляет смещение DC 1e-8 к синфазной амплитуде сигнала. Это смещение изменяет полученную схему сигнального созвездия, но не вызывает ошибки на ссылке, если не объединено с тепловым шумом или другими ухудшениями RF.
Quadrature DC offset (5e-8) - Добавляет, что смещение DC 5e-8 к квадратуре сигнализирует об амплитуде. Это смещение вызывает ошибки на ссылке даже когда не объединенный с тепловым шумом или другим ухудшением RF. Это смещение также вызывает скачок DC в полученном спектре сигнала.
Цифровое предварительное искажение - Позволяет вам включать или отключать Цифровую подсистему Перед искажением. Настройкой по умолчанию является Disabled.
DC возместил коррекцию - Позволяет вам включать или отключать подсистему Блокирования DC. Настройкой по умолчанию является Disabled.
Доплеровская коррекция - Позволяет вам включать или отключать Доплеровского Коррекшна подсистему. Настройкой по умолчанию является Disabled.
Коррекция разбаланса I/Q - Позволяет вам включать или отключать подсистему Коррекции Разбаланса I/Q. Настройкой по умолчанию является Disabled.
Когда вы запускаете эту модель, следующие отображения активны:
Спектр мощности - Дважды кликающий этот блок Open Scopes включает, вы, чтобы просмотреть спектр модулировали/фильтровали (желтый) сигнал и полученный сигнал перед (синей) демодуляцией.
Сравнение этих двух спектров позволяет вам просматривать эффект следующих ухудшений RF:
Спектральный перерост из-за нелинейности HPA вызывается блоком Memoryless Nonlinearity
Тепловой шум вызывается блоком Receiver Thermal Noise
Мерцание фазы (то есть, 1/f шум) вызванный блоком Phase Noise
HPA AM и AM/PM - Двойной клик по этому блоку Open Scopes позволяет вам просмотреть AM и преобразование AM/PM после HPA. Эти графики позволяют вам просмотреть влияние, которое блок Digital Predistortion и HPA оказывают на линейность сигнала.
Созвездие До и после HPA - Дважды кликающий этот блок Open Scopes позволяет вам сравнить созвездие переданного сигнала перед (желтым) и после (синего) HPA. Усиление усилителя заставляет Выходной сигнал HPA быть больше, чем Входной сигнал HPA. Этот график позволяет вам просмотреть совместное воздействие и нелинейности HPA и цифрового предварительного искажения.
Вплотную Созвездие - Дважды кликающий этот блок Open Scopes позволяет вам сравнить ссылочное 16-QAM созвездие (красное) с полученным созвездием QAM перед (желтой) демодуляцией. Сравнение этих схем созвездия позволяет вам просматривать удар всех ухудшений RF на полученном сигнале и эффективности компенсаций.
Отображение частоты ошибок по битам (BER) - В правом нижнем углу модели является отображением BER модели. Расчет BER может быть сброшен вручную путем двойного клика по зеленой кнопке "Double-click to reset BER". Это позволяет вам просматривать удар изменений параметра, когда модель запускается.
В этом разделе описываются некоторые способы, которыми можно изменить параметры модели, чтобы экспериментировать с эффектами блоков из библиотеки RF Impairments и других блоков в модели. Можно дважды кликнуть, блок пометил "Model Parameters" в модели, и попробуйте некоторые следующие сценарии:
Соедините прибыли и убытки - температура Шума Изменения к 290 (typical noise level), 0 (no noise) или 500 (high noise level). Измените значение Спутниковой высоты (км) или Спутниковой частоты (МГц) параметры, чтобы изменить потери при распространении в свободном пространстве. Кроме того, увеличьте или уменьшите диаметры Передающей и приемной антенны (m) параметр, чтобы увеличить или уменьшить принимаемую мощность сигнала. Можно просмотреть изменения в полученном созвездии в полученном осциллографе схемы сигнального созвездия и изменения в мощности приемника в спектре анализатор.
Повышенный импульс косинуса, формирующий - Убеждается, что Шумовая температура установлена в 0 (no noise). Включите Созвездие До и после осциллографов HPA. Заметьте, что квадратный корень повысил результаты фильтрации косинуса в интерференции межсимвола (ISI). Это приводит к точкам, рассеиваемым свободно вокруг идеальных точек созвездия, которые вы видите в После схемы созвездия HPA. Фильтр приподнятого косинуса квадратного корня в приемнике, в сочетании с фильтром передачи, управляет ISI, который вы видите в полученной схеме сигнального созвездия.
Преобразование HPA AM-AM и К PM преобразование - Изменение параметр уровня возврата HPA к 7 dB (moderate nonlinearity) и наблюдайте AM-AM, и К PM преобразования путем сравнения Передачи, RRC отфильтровал схему сигнального созвездия с сигналом RRC после схемы созвездия HPA. Отметьте, как преобразование AM-AM варьируется согласно различным амплитудам сигнала. Можно также просмотреть эффект этого преобразования на полученном сигнале в полученной схеме сигнального созвездия. Кроме того, можно наблюдать спектральный перерост в полученном спектре сигнала анализатор. Можно также просмотреть фазовый переход в полученном сигнале в полученном осциллографе схемы сигнального созвездия.
Цифровое предварительное искажение С Цифровым проверяемым флажком перед искажением, измените параметр уровня возврата HPA в 30 dB (negligible nonlinearity), 7 dB (moderate nonlinearity), и 1 dB (severe nonlinearity) просмотреть эффект цифрового предварительного искажения на нелинейности HPA.
Шум фазы плюс преобразование AM-AM - Установленный параметр Шума Фазы на High и наблюдайте увеличенное отклонение в тангенциальном направлении в полученной схеме сигнального созвездия. Также обратите внимание, что этот уровень шума фазы достаточен, чтобы вызвать ошибки в в противном случае безошибочном канале.
Смещение DC и DC возмещают компенсацию - Набор разбаланс I/Q и параметр смещения DC к In-phase DC offset (1e-8) и просмотрите сдвиг созвездия в полученной схеме сигнального созвездия. Установите коррекцию смещения DC на Enabled и просмотрите полученную схему сигнального созвездия, чтобы просмотреть, как блок смещения DC оценивает значение смещения DC и удаляет его из сигнала. Установите компенсацию смещения DC Disabled и измените разбаланс I/Q в Quadrature DC offset (5e-8). Просмотрите изменения в полученной схеме сигнального созвездия для большого смещения DC и скачка DC в полученном спектре сигнала. Обратите внимание на то, что LNA усиливает маленькие смещения DC так, чтобы они отобразились на схеме созвездия с намного большими пределами по осям. Установите компенсацию смещения DC Enabled и просмотрите полученную схему сигнального созвездия и спектр анализатор, чтобы видеть, как компонент DC удален.
Амплитудная неустойчивость - С отключенной коррекцией разбаланса I/Q, установила Разбаланс I/Q и параметр смещения DC к Amplitude imbalance (3 dB) чтобы просмотреть эффект несбалансированных, я и Q получаем в полученной схеме сигнального созвездия. Позвольте коррекции разбаланса I/Q компенсировать амплитудную неустойчивость.
Доплер и Доплеровская компенсация - Отключают Доплеровскую коррекцию путем снятия выделения с Доплеровским флажком коррекции. Установите Доплеровскую ошибку на 3 Hz показать эффект неоткорректированного Доплера на полученной схеме сигнального созвездия. Позвольте Доплеровской коррекции показать, что синхронизатор несущей восстанавливает полученное созвездие. Повторите осуществление с различным разбалансом I/Q и смещения DC.
[1] Салех, Адель А.М., "Независимые от частоты и зависимые частотой нелинейные модели усилителей TWT", IEEE® Transactions на коммуникациях, издании COM-29, № 11, ноябрь 1981.
[2] Кэсдин, Нью-Джерси, "Дискретная Симуляция Цветных Шумовых и Стохастических процессов и 1 / (f^alpha); Генерация Шума Закона о Степени", Продолжения IEEE, Издания 83, № 5, май 1995.
[3] Kasdin, Н. Джереми и Тодд Уолтер, "Дискретная симуляция шума закона о степени", 1 992 симпозиума управления частотой IEEE.
[4] Sklar, Бернард, цифровая связь: основные принципы и приложения, Englewood Cliffs, Нью-Джерси, Prentice Hall, 1988.
