此示例提供了可视化功能,以查看卫星下行链路中射频损伤和校正的影响。该链路在AWGN的存在下采用16-QAM调制,并使用高功率放大器(HPA)来克服与卫星通信相关的损耗。HPA引入非线性行为,当与其他射频损伤结合时,需要使用缓解技术。
这个例子包括:
Matlab®GUI,QAMwithRFImpairmentsExample。
基于MATLAB的模拟器功能,QAMwithrfimpairmesssim.m.m.,它从GUI接收其输入参数。
关键词:QAM,射频损伤,I/Q不平衡,非线性,射频校正。
模拟允许您配置GUI中显示的参数。
打开GUI:
修改参数
用matlab运行模拟
可视化信号星座和光谱
查看底层的matlab代码
生成C代码并运行模拟(使用有效的MATLAB代码™许可证)
QAMwithRFImpairmentsExample
这模拟按钮模拟使用解释的MATLAB代码模拟配置的链接。虽然模拟正在运行,但您可以使用GUI修改一些模拟参数。参数设置更新的影响立即在结果面板上或在图上可观察到。仿真运行时无法运行的参数是灰色的。要修改难度的参数,必须停止模拟。
这查看Matlab Code.按钮在编辑器中打开模拟器代码,允许目视检查,并进一步探索模拟中使用的基础功能。
这运行生成的代码button将MATLAB函数编译为可执行的mex -文件,并在编译过程完成后运行仿真。模拟的MEX版本运行得更快,尽管编译过程本身会消耗一些时间。当从解释模式或从mex文件运行时,您可以修改相同的参数。
这停止模拟按钮在执行期间停止模拟。这适用于解释的MATLAB和MEX文件。仅在仿真运行时,按钮才处行。
这帮助按钮会带来此HTML页面。
仿真执行以下步骤:
生成随机整数
用16-QAM调制
根上升余弦(RRC)发送滤波器
通过HPA
应用传输天线增益
基于大气条件应用路径损耗
通过具有RF损伤的AWGN通道通过信号
应用接收天线增益
删除DC偏移量
应用自动增益控制
RRC接收过滤器
应用ADC效果
补偿I / Q幅度和相位不平衡
正确的多普勒班次
解调16-QAM
计算误码率
下面的框图显示了系统的架构。
您可以指定以下信号障碍:
接收器噪声温度范围[0,600] k
距离[- 3,3]Hz的多普勒误差
DC偏移,表示为最大信号电压的百分比,在范围内[0,20]
相位噪声范围[-100,-48] dbc / hz
I / Q幅度不平衡在[-5,5] db范围内
I/Q相位不平衡范围[- 3030]度
HPA退避电平[1,30] dB
通过改变[2 16]位范围内的ADC位数来量化误差
由于ADC全尺度电压在[0.1 2]幅度单位(AU)范围内,饱和度
30 dB的HPA退避对应于可忽略的失真,因为放大器在其线性区域中操作,而1 dB对应于严重的失真。Saleh模型用于模拟HPA的行为。进一步的信息Comm.MemoryLessnoninearity.
页。
GUI提供了能够启用或禁用多普勒错误,I / Q不平衡和DC偏移的校正。这些校正由三个系统对象提供。这comm.carriersynchronizer
补偿由于多普勒引起的频率偏移comm.iqimbalanceCompensator.
纠正幅度和相位不平衡,以及dsp。DCBlocker
补偿DC偏移量。
您可以使用GUI控件显示:
在发送RRC滤波器的输出处测量的发送信号的频谱。
在接收RRC滤波器的输入处测量的接收信号的光谱。
接收信号的星座图。
HPA输入信号的星座图。
HPA输出信号的星座图
一个典型的频谱图,使用默认参数,显示。AWGN的影响在带外信号谱中最为明显,接收信号的噪声底比发射信号谱高20 dB。接收到的信号频谱也显示了信道传输损耗的影响。
为禁用I / Q不平衡校正的情况显示了星座图的图。这红色+
符号表示16-QAM参考星座。通过未校正的不平衡缩放和旋转星座。
非线性HPA行为的影响显示为下丘脑-垂体-肾上腺轴的输入和HPA输出使用相同的星座图。图显示了AM/AM和AM/PM失真的影响,当放大器工作7db低于饱和。AM/AM失真会导致HPA输出信号星座的“圆整”外观,而AM/PM则会导致星座旋转。
在图形界面的结果面板上直接显示误码率、误码数、传输符号总数、路径损耗和Eb/No。
使用GUI更改下面列出的参数。
链接收益和损失:在0到290k(典型)之间的噪声温度变化,以查看对接收信号频谱分析仪图的影响。同样,改变链路距离,大气条件和载波频率,以查看对接收信号频谱的影响。链路边距的变化也反映在计算出的路径损耗和EB / NO中。
HPA am - am和am - pm转换:改变了HPA Backoff.在30 dB(可忽略不计的非线性)至1 dB(严重非线性)之间。值为7 dB对应于中等非线性。查看对频谱图,HPA输出星座,接收信号星座图以及误码率的影响。增加的非线性增加了光谱再生,并导致HPA输出星座变为“圆角”并旋转。这HPA Backoff.参数可在仿真执行时进行调整。
相位噪声:设定相位噪声到-48 dbc / hz(高)并在接收信号星座图中观察在切向方向上的增加方差。这种相位噪声水平足以导致无差错信道中的错误。设定相位噪声至-55 dBc / hz(低)并观察到切向方向的方差减少。这种相位噪声水平不会显着提高错误率。现在,设置HPA Backoff.级别参数到7 dB(中等非线性)。请注意,即使中等HPA非线性和中等相位噪声在单独应用时不会导致许多位错误,它们在一起应用时它们会导致更大的比特错误。这相位噪声参数只有在模拟停止时才能调整。
DC偏移和直流偏移校正:设定DC偏移到10.
通过取消选中,禁用DC偏移校正DC偏移复选框。星座图显着变化。重新启用DC偏移校正并查看接收的信号星座图和信号频谱以验证是否已移除了DC偏移。可以在仿真执行期间修改DC偏移和DC偏移校正参数。
I / Q不平衡:禁用振幅和相位不平衡框以查看I / Q不平衡对接收到的星座图的影响。修改幅度和相位不平衡字段以观察不同值对接收信号星座图的影响。重新启用I / Q不平衡校正以验证接收星座是否与其参考点对齐。可以在执行期间修改这些参数。
多普勒和多普勒补偿:放多普勒错误到0.7 Hz并禁用多普勒错误校正以显示未经校正的多普勒对接收信号的影响。注意,误码率接近0.5。重新启用多普勒错误修正多普勒误差。验证BER是否降低。这些参数只有在模拟停止时才可用。
ADC效果:减少ADC比特的数量,以查看增加了所接收信号对量化误差的效果。降低ADC全尺度电压,以施加饱和度,并在接收信号上施加饱和度并对系统性能进行影响。
代码生成:点击运行模拟运行生成的代码按钮。这是第一次完成,模拟在执行之前编译,这使得在用解释的MATLAB模拟时使过程需要的过程比它更长。改变HPA Backoff.水平并重新运行模拟。请注意,结果面板非常快速更新。现在,改变相位噪声并单击运行生成的代码按钮。代码被重新编译,因为相位噪声是不可运送的参数。启用RX Constellation.选项并重新运行模拟。您可以看到当范围被激活时,位错误结果累积更慢,但在与内插MATLAB运行时,范围更新会比它更快更快。
估计:默认情况下,比特错误数量参数设置为正
因此,障碍和校正的影响可以很容易地在范围内可视化。对于BER估计,通常足以收集50至200次误差;因此,禁用范围并更改比特错误数量参数从正
到100.当仿真运行时,将可修改的参数保持不变是重要的,以获得有效的BER估计。
[1] Saleh,Adel A.M.,“TWT放大器的频率无关和频率依赖性非线性型号”,Communications上的IEEE®事务,Vol。COM-29,1981年11月11日。
[2] Kasdin,N.J.,“彩色噪声和随机过程的离散模拟和1 /(F ^ alpha);权力法噪声产生,”IEEE的程序,Vol。1995年5月83日,53日。
[3] Kasdin,N. Jeremy和Todd Walter,“权力法噪声的离散模拟”,1992 IEEE频率控制研讨会。
[4] Sklar,Bernard,数字通信:基础与应用, Englewood Cliffs, n.j., Prentice Hall, 1988。