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无线数字视频广播与射频波束形成

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这个例子展示了如何建模一个数字视频广播系统，其中包括一个工作在28 GHz的16天线相控阵接收机。基带发射机、接收机和信道是用通信工具箱™实现的。射频接收机使用RF Blockset™电路包络库实现，接收相控阵天线使用相控阵系统工具箱™构建。4 x 4平面相控阵馈送16通道接收模块，其中包括移相器，以实现射频波束形成。

系统架构

系统包括:

  • 基带发射机子系统，负责生成64-QAM信号，占用2 MHz带宽，符合DVB-C标准。

  • 信道效应以路径损耗的形式出现。

  • 一种16元相控阵接收机，排列在一个4 × 4的矩形网格中。这包括工作频率、元件辐射模式和接收方向的设计参数。

  • 射频接收模块由16个路径与2:1功率合成器网络相结合，然后向下转换为基带。每条路径都包括用于射频波束形成的LNAs和可变移相器。对2:1功率合成器的网络进行了两次构造，以模拟一个典型的设计过程。初始设计采用理想的威尔金森功率分配器作为行为组合器，而第二个实现则使用建模的实际硬件的参数块和测量数据通过Touchstone™文件(wireless.s3p)提供。

  • 基带接收分系统，负责提取发射信号。接收机包括校正相位偏移和增益控制效果的简单模型。

在系统的各个阶段都可以使用接收到的星座、误码率计算和接收到的频谱进行诊断。

model_ideal =“simrfV2_wirelessdvb_beamform_ideal”；open_system (model_ideal) sim (model_ideal)

使用理想组件进行设计

初始设计可以使用理想的组件来加快整个设计过程。例如，RF块集结库中的理想威尔金森分频器可用于在接收天线阵列中构建合成器系统。这个组合系统可以合并成一个17端口的参数块，以提高仿真性能。下面是一个简化的合并示例，左边的4:1组合器系统被右边的5端口s参数块所取代。的的参数块项在WilkinsonTypeCombiner块掩码初始化命令中计算。

model_combiner =“simrfV2_wirelessdvb_beamform_prototype_combiner”；open_system (model_combiner)

射频接收机的每个输入通道分支采用单独的放大器来引入热噪声和非线性。组合器后面的正交解调器执行直接下转换，包括非线性、LO泄漏、I/Q不匹配和噪声损害。

open_system ([model_ideal/射频接收机的]，“力”）

Bdclose (model_combiner) Bdclose (model_ideal) clearmodel_ideal

使用真实组件进行设计

使用的参数块来模拟一个真实的合成器系统。有几种方法可以表征组合器系统中每个单独块的行为;一种方法直接利用数据文件，而另一种方法提供数据的合理模型。对于后一种方法，使用理性的函数，将得到的参数保存在基本工作空间中，并在的参数块。对于本例，测量数据在Touchstone文件无线描述。直接使用S3p。为了提高仿真性能，将合成器系统js替换为17端口的参数块。的的参数块条目是使用RF接收器子系统掩码的初始化命令中的simmrfv2_wirelessdvb_beamforming_findcombinerspars函数计算的。

模型=“simrfV2_wirelessdvb_beamforming”；open_system(模型)sim(模型)

发射侧平面阵列选用16个单元，沿主梁(方位角为0°，仰角为0°)发射，频率为28 GHz。为每个元素选择各向同性辐射图。请注意，功率分压器在28 GHz时引入了相移。这在基带接收分系统中得到了估计和修正。

修改接收方向并模拟

修改接收方向接收方向16元接收天线阵列的掩码对话框参数。所选择的角度由于阵列辐射图中接近零而降低信号强度。

open_system(模型)set_param([模型'/接收天线阵列']，“RecDir”，“(20、25)”) sim(模型)

利用波束形成改善射频接收

修改波束形成方向接收侧的4 X 4相控阵参数。此掩码参数将自动调整射频接收机分系统中每个信道的相移。运行模拟以观察接收信号电平的增加。

open_system(模型)set_param([模型/射频接收机的]，“BeamDir”，“(20、25)”) sim(模型)

bdclose(模型)清晰模型

参考文献

s . Emami, R. F. Wiser, E. Ali, M. G. Forbes, M. Q. Gordon, X. Guan, s . Lo, P. T. McElwee, J. Parker, J. R. Tani, J. M. Gilbert，和C. H. Doan，“用于多gb /s无线通信的60 GHz CMOS相控阵收发器对”，发表在IEEE Int上。固态电路会议技术挖掘。， 2011年2月，第164-165页

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