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802.11ad单载波链路与Simulink中的RF波束形成金宝app

这个例子展示了如何在Simulink®中建模IEEE 802.11ad™单载波链路,其中包括具有RF波束形成的相控阵天线。金宝app本例需要以下产品:下载188bet金宝搏

  • WLAN工具箱™用于基带发射机和接收机

  • 相控阵系统工具箱™用于接收天线阵列

  • RF Blockset™用于射频接收器

简介

此模型模拟802.11ad单载波(SC) [1]连接射频波束形成。通过空闲空间传输多个数据包,然后进行射频波束形成、解调和PLCP业务数据单元(PSDU)恢复。将发送的psdu与发送的psdu进行比较,以确定数据包错误率。接收机执行数据包检测、定时同步、载波频偏校正和基于唯一字的相位跟踪。

MATLAB函数块允许Simulink模型使用MATLAB®函数。金宝app在本例中,在Simulink中建模的802.11ad SC链路使用了使用MATLAB函数块调用的金宝appWLAN工具箱函数。有关MATLAB中的802.11ad基带仿真,请参见示例802.11ad数据包错误率单载波PHY模拟TGay通道

系统架构

系统包括:

  • 产生随机PSDU和802.11ad SC包的基带发射机。

  • 一个自由空间频道。

  • 一种接收天线阵列,最多支持16个元件。金宝app该模块允许控制阵列几何形状、阵列中元素的数量、工作频率和接收器方向。

  • 一个16通道射频接收模块处理射频信号。该接收模块包括低噪声放大器、移相器、威尔金森16:1合成器和下变换器。该模块允许控制波束形成方向,用于计算相应的相移。

  • 一种基带接收机,通过执行包检测、时间和频率同步、信道估计、PSDU解调和解码来恢复传输的PSDU。

系统诊断包括均衡星座的显示和得到的报文错误率。

以下部分将更详细地描述发射机和接收机。

基带传输器

基带发射机块创建一个随机PSDU,并根据模型参数块中的MCS和PSDU长度值对比特进行编码以创建单个数据包波形。报文生成块使用该函数wlanWaveformGenerator对数据包进行编码。

射频接收机

射频接收机由放大器、移相器、威尔金森16:1合成器组成,并以超外差方式实现。

应用于每个元件的相移是根据波束形成方向计算的。这是由用户提供的,指示了主梁的方向。当接收机的主波束指向发射机时,接收机使信噪比最大化。发射机为全向,接收机方向(az,el)表示入射信号方向。给出了接收方向与波束形成方向不同的情况。在这种情况下,接收到的信号功率会降低,从而导致较高的分组错误率(PER)和错误向量幅度(EVM)。结果部分显示了这些值。

基带接收机

基带接收机由报文检测和报文恢复两部分组成。

当报文被检测到时,报文恢复子系统将对检测到的报文进行处理。

数据包恢复子系统处理包括以下步骤:

  1. 频偏估计与校正。

  2. 符号定时与信道频率响应估计。

  3. 噪声功率估计。

  4. 同步错误检查。这决定了数据包是否可以被解码。

  5. 数据包解码。

在包解码器子系统中,从同步接收的波形中提取SC数据字段。然后,利用提取的场、信道和噪声功率估计恢复PSDU。

结果

运行该仿真将显示数据包错误率。模型在处理每个数据包后更新PER。该模型还显示了均衡符号星座与EVM测量。注意,对于统计上有效的结果,需要较长的模拟时间。

默认情况下,接收天线阵列的主波束指向方位角= 0度,仰角= 0度。

如果你改变接收机的方向当接收天线阵列中的值接近阵列辐射中的null时,EVM增加,包无法成功解码。

如果你改变波束形成方向值,使主波束指向发射机,EVM改善,包被成功解码。

案例探究

  • 尝试改变模型参数块中的信噪比(SNR)值。提高信噪比可以降低分组错误率,提高均衡符号星座的EVM。如果使用单个接收链,则指定的信噪比是ADC输入端的信噪比。信噪比考虑了自由空间路径损耗、热噪声和射频元件的噪声系数。

  • 您可以更改阵列几何形状和接收天线阵列块中显示的阵列中的元素数量。增加天线单元的数量可以改善EVM。在均衡符号星座中可以观测到接收机天线阵列的分集增益。

附录

本例使用了以下helper函数:

选定的参考书目

  1. IEEE Std 802.11™-2020。IEEE信息技术标准。系统间的电信和信息交换。局域网和城域网。特殊要求。第11部分:无线局域网介质访问控制(MAC)和物理层(PHY)规范。