建模的RF毫米波发送器,具有混合波束形成

此示例示出了用于66 GHz的QPSK RF发射系统级建模和仿真的方法和系统接收带32元件混合波束形成天线。该系统包括RF缺陷,发射阵列辐射效应,窄带接收阵列,并用校正用于系统损伤和消息解码的基带接收器。天线波束成形方向被使用的方位角和仰角定义的,据估计在RF接收使用根音乐DOA算法天线。

在下面的部分您将看到有关系统设计的更多细节。

型号说明

本实施例的顶层由五个子系统块,一个块,以控制发送器和接收器,和2个显示之间的相对角:

  • 一个QPSK基带发送编码消息的“Hello World ###”。

  • RF发射器与IQ调制,混合,扩增并用控制电路的混合波束形成。RF发射器模型包括RF缺陷,例如噪声,非线性效应和天线元件耦合。

  • 一个理想的信道衰减带的自由空间路径损耗模型所发送的信号。

  • 具有两个RF接收器接收的窄带阵列天线,接收器增益和SNR,12位ADC,具有有限的动态范围,以及用于沿方位角和仰角到达估计的角度的两个根MUSIC算法。

  • 甲QPSK接收机,包括载波和帧同步,解调和数据解码。

  • 其中用户将发送机和接收机之间的相对角度A嵌段。

  • 频谱分析仪的范围比较归一化发送和接收的信号,并用于将所接收的消息的显示。

模型='simrfV2_qpsk';open_system(模型)SIM(模型)

QPSK发射机

所述QPSK发射机包括位产生子系统,QPSK调制器块,用于脉冲整形升余弦发射滤波器块和增益块。比特生成子系统产生帧。每帧包含26个报头位,随后的174个比特,对于该消息的“Hello World ###” 105位和69位随机的有效载荷。有效负载被扰频,以保证零和一用于在所述接收器模型中的定时恢复操作的均衡分布。

open_system([模型'/ QPSK TX']'力'

射频发射器

RF发射器是由三个部分组成:阵列波束形成器,混合波束形成天线和一个窄带发射阵列块。32元件混合波束形成天线在4子阵列划分。每个子阵列包括在66 GHz的8个的RF发射器。该天线是微带贴片。这些天线元件和所述子阵列已经被设计和验证的MATLAB脚本使用天线工具箱™。

远场天线阵列增益计算与所述相控阵系统工具箱™窄带发射阵列块。所计算的辐射图案是由分离的微带贴片产生的场的叠加。

open_system([模型“/发射阵列杂交波束形成”])

发射阵列波束形成器

发射阵列朝向由接收机估算的方向转向。出于演示的目的,两个不同的波束形成算法来计算施加到四个子阵列和每个子阵列的元件的重量。

子阵计算权重与MVDR波束形成器。在MVDR复数乘法波束形成器联合机所发射的信号和子阵列权重,转向沿方位方向发送的信号。减量是用来减少栅瓣的影响。

的相移施加到八个子阵列元件被计算同一个移相器波束形成算法。四个子阵列应用相同的相移即引导沿仰角方向的发射机。

open_system([模型“/发射阵列杂交波束成形/波束形成器”])

发送子阵列

四个发射子阵列是相同的。在5GHz每个子阵列首先执行上变频使用正交调制器,然后使用超外差调制器,包括图像和通道选择滤光器在66 GHz的执行上变频。每个阶段介绍损伤如噪声,I / Q不平衡,LO泄漏,和非线性。一种非线性功率放大器增加发射机增益,和Wilkinson功率分配器网络的PA连接到8个天线。八个可变移相器被用于控制波束。天线子阵列的装载和在天线元件之间的耦合是由它的S参数建模。

open_system([模型“/发射阵列杂交波束成形/ subarray1”])

接收阵列

所述接收器被以更高的抽象级建模相比发射机。接收器使用两个正交的线性阵列,每个具有4个各向同性天线元件。所述阵列用于对到达角的标识提供空间分集。接收器没有实现任何波束形成算法。

接收器有限增益和SNR被建模为每个所接收到的信号中的随后的12位ADC,包括饱和和量化效应有限的动态范围。

两个MUSIC算法被用于估计到达的使用线性阵列的信号的方向。每个算法跨越一名维操作,从而可以一起估计的方位角和仰角方面发射机的位置。

open_system([模型“/接收阵列”])

QPSK接收器

从通信工具箱™示例的QPSK接收机QPSK发射机和接收机(通讯工具箱)在这个例子中与变形例被使用。这些修饰除去从该接收器的块时,信号损伤不存在。

  • 的AGC控制和稳定这会影响载体符号同步器的精度所接收的信号幅度。

  • 升余弦接收滤波器提供匹配滤波所发送的波形。

  • 承运人同步块执行精细频率补偿。

  • 前导码检测器块使用已知的帧头(QPSK调制的巴克码),以对所接收到的QPSK符号关联到找到帧头的位置。

  • 帧同步器块使用从报头检测器的帧位置信息来对准帧边界。块的第二输出端是一个布尔标量指示所述第一输出与所需的报头中的有效的帧,如果是,使数据解码子系统运行。

  • 对数据进行解码使能子系统执行相位模糊度解算,解调和文本消息解码。

open_system([模型'/ QPSK接收机'])

为数据解码器QPSK解调器是输入信号星座

bdclose(模型)明确模型;