主要内容

このペジの翻訳は最新ではありません。ここをクリックして,英語の最新版を参照してください。

Rf損失と補正によるエンドエンドのqamシミュレション

この例では,衛星ダウンリンクのrf損失と補正の効果を表示する可視化機能を説明します。このリンクは,AWGNがある場合は16-QAM変調を利用し,ハイパワーアンプ(HPA)を使用して衛星通信に伴う損失を克服します。HPAは非線形動作を取り入れていますが,これは他の射频損失が重なったときは,軽減手法を使用する必要があります。

この例には以下が含まれます。

  • Matlabベスのシミュレタ関数QAMwithRFImpairmentsSim.m。この関数は界面から入力パラメタを受け取ります。

キワド:Qam, rf損失,i / q不均衡,非線形性,rf補正。

はじめに

シミュレションは,界面で表示されたパラメから設定できます。

GUIを開き,次を行います。

  • パラメタの変更

  • Matlabによるシミュレションの実行

  • コンスタレションとスペクトルの可視化

  • 元となるmatlabココドの表示

  • Cコードの生成とシミュレーションの実行(有効なMATLAB编码器™のライセンスが必要)

QAMwithRFImpairmentsExample

模拟]ボタンは構成されたリンクを,インタープリター型MATLABコードを使用してシミュレートします。シミュレションの実行中に,界面を使用して一部のシミュレ。パラメーター設定の更新による影響は,ただちに[结果]パネルまたはプロットで観察できます。シミュレションの実行中に調整できないパラメタはグレ表示されます。調整不可能なパラメタを変更するには,シミュレションを停止しなければなりません。

[查看MATLAB代码]ボタンは,エディタでシミュレタのコドを開きます。これによって,視覚的な検証とシミュレーションで使用される基になる関数に関するより詳しい調査を行うことができます。

[运行生成的代码]ボタンをクリックすると,MATLAB関数が実行可能な墨西哥人ファイルにコンパイルされ,コンパイル処理の終了後にシミュレーションが実行されます。墨西哥人バージョンのシミュレーションは,コンパイル処理自体からの時間ペナルティはありますが,かなり高速に実行できます。シミュレーションがインタープリターモードまたは墨西哥人ファイルのどちらから実行されていても,同じパラメーターを変更できます。

(停止仿真)ボタンは実行中のシミュレションを停止させます。これは。このボタンは,シミュレションの実行中のみアクティブです。

(帮助)ボタンをクリックすると,このHTMLペジが表示されます。

シミュレションの概要

シミュレションでは,以下のステップが実行されます。

  • ランダムな整数の生成

  • 16-qamによる変調

  • Hpaの経由

  • 送信アンテナゲ邮箱ンの適用

  • 大気条件に基づくパス損失の適用

  • Rf損失を伴うawgnチャネル経由の信号の受け渡し

  • 受信アンテナゲ邮箱ンの適用

  • Dcオフセットの削除

  • 自動ゲ邮箱ン制御の適用

  • RRC受信フィルタ

  • Adc効果の適用

  • I/ q振幅と位相の不平衡の補正

  • ドップラシフトの補正

  • 16-qamの復調

  • ビット誤り率の計算

次のブロック線図は,システムのアキテクチャを示しています。

次の信号損失を指定できます。

  • 受信機のノ邮箱ズ温度。[0, 600] K の範囲

  • ドップラ誤差。[-3, 3] Hz の範囲

  • Dcオフセット。[0, 20] の範囲で最大信号電圧の割合として表現

  • 位相ノ邮箱ズ。[-100,-48] dBc/Hz の範囲

  • I/ q振幅の不均衡。[-5, 5] dB の範囲

  • I/ q位相の不均衡。[-30, 30] 度の範囲

  • Hpaバックオフレベル。[1,30] dBの範囲

  • [2 16]ビット範囲内でadcのビット数を変更することで生じる量子化誤差

  • [0.1 2]振幅単位(au)の範囲内でのadcのフルスケル電圧による飽和

増幅器がその線形領域で動作するため,30 dBのHPAバックオフはわずかな歪みに相当し,1 dBのバックオフは著しい歪みに相当します。萨利赫モデルを使用してHPAの動作をシミュレトします。詳細情報は,comm.MemorylessNonlinearityのペジに記載されています。

このGUIから,ドップラー誤差,I / Q不均衡および直流オフセットの補正を有効化または無効化できます。これらの補正は,3の系统对象によって行われます。comm.CarrierSynchronizerはドップラによる周波数オフセットを補正し,comm.IQImbalanceCompensatorは振幅および位相の不均衡を補正し,dsp。DCBlockerはdcオフセットを補正します。

結果と表示

GUIコントロルを使用して以下を表示できます。

  • 送信RRCフィルタの出力で測定された送信信号のスペクトル。

  • 受信RRCフィルタの入力で測定された受信信号のスペクトル。

  • 受信信号のコンスタレションダ。

  • Hpa入力信号のコンスタレションダアグラム。

  • Hpa出力信号のコンスタレションダアグラム。

既定のパラメタを使用した標準的なスペクトルプロットを以下に示します。Awgnの効果は帯域外信号のスペクトルで最も容易に見ることができます。この場合,受信信号のノereplicationズフロアは送信信号のスペクトルより20 dB高くなります。受信信号スペクトルは,チャネルを介した伝播損失の影響も示しています。

I/ q不均衡の補正が無効になっている場合のコンスタレションダ。赤い+記号は,16-qam基準コンスタレ,ションを表します。コンスタレションは未補正の不平衡によってスケリングされ,回転されています。

非線形hpaの動作の効果は,同じコンスタレ,下丘脑-垂体-肾上腺轴的输入および下丘脑-垂体-肾上腺轴的输出として表示されます。これらのダイアグラムは,増幅器が飽和より7 dB低い出力で動作している場合のAM / AM歪みおよびAM / PM歪みの効果を示します。AM / AM歪みがHPA出力信号コンスタレーションの“丸みがかった”外観の原因になり,他方,AM / PMはコンスタレーションの回転の原因になります。

ビット誤り率,誤り数,送信されたシンボルの総数,パス損失およびEb /不は,GUIの[结果]パネルに直接表示されます。

その他の調査

GUIを使用して、以下のパラメタを変更します。

  • リンクのゲ邮箱ンと損失:ノイズ温度を0から290 K(標準)の間で変更し,受信信号のスペクトルアナライザープロットに効果を表示します。同様に,リンク距離,大気条件および搬送周波数を変更し,受信信号のスペクトルへの影響を表示します。リンクマジンにおける変更も,計算後のパス損失とEb/否に反映されています。

  • HPA AM-to-AMおよびAM-to-PM変換HPA倒扣]を30 dB(わずかな非線形性)から1 dB(著しい非線形性)の間で変更します。値7 dBは中程度の非線形性を表します。スペクトルプロット,HPA出力コンスタレーション,受信信号コンスタレーションダイアグラムに効果を表示し,さらにビット誤り率への効果も確認します。非線形性を増加させるとスペクトル再成長が増加し,HPA出力コンスタレーションが”より丸く”なり回転する原因となります。“HPA退”パラメタは,シミュレションの実行中に調整可能です。

  • 位相ノ邮箱ズ:【相位噪声]を-48 dBc /赫兹(高)に設定し,受信信号のコンスタレーションダイアグラムで接線方向の分散増分を観察します。このレベルの位相ノズは,誤差が発生しそうにないチャネルでも誤差を引き起こすのに十分です。相位噪声を-55 dBc/Hz(低)に設定し,接線方向の分散が減少していることを観察します。このレベルの位相ノズは,誤り率を大きく増加させることはありません。次に,HPA倒扣レベルパラメタを7 dB(中程度の非線形性)に設定します。適度なレベルのHPA非線形性や,適度なレベルの位相ノイズは,それぞれが個別に適用される場合はそれほど多くのビット誤りを生じませんが,一緒に適用されると,発生するビット誤りが大幅に増えることに注意してください。相位噪声パラメタは,シミュレションが停止しているときのみ調整可能です。

  • DcオフセットおよびDcオフセット補正:【直流偏置]を10に設定し,[直流偏置チェックボックスをオフにしてdcオフセット補正を無効にします。コンスタレションダ。直流偏置補正を再度有効にし,受信信号コンスタレーションダイアグラムと信号スペクトルを表示して直流オフセットが削除されていることを確認します。直流偏置パラメーターと直流偏置補正パラメーターは,いずれもシミュレーションの実行中に変更可能です。

  • I/ q不均衡:振幅和相位不平衡]チェックボックスをオフにし,I / Q不均衡の効果を受信コンスタレーションダイアグラムに表示します。振幅と位相の不平衡のフィールドを変更して,受信信号コンスタレーションダイアグラム上で異なる値による効果を観察します。I / Q不均衡補正を再度有効にし,受信したコンスタレーションがそのコンスタレーションの基準点と一致していることを確認します。これらのパラメタは実行中に変更できます。

  • ドップラおよびドップラ補正:多普勒误差を0.7 Hzに設定し,“ドップラ誤差”の補正を無効にして,受信した信号の未補正のドップラの効果を表示します。Berが0.5に近いことに注意してください。“ドップラ誤差”の補正を再度有効にしてドップラ誤差を補正します。Berが減少していることを確認します。これらのパラメタは,シミュレションが停止しているときのみ使用できます。

  • Adc効果:受信信号で増加する量子化誤差の効果を確認するには,adcのビット数を減らします。受信信号に飽和を課して,システムパフォーマンスへの効果を確認するには,ADCのフルスケール電圧を減らします。

  • コド生成:【运行生成的代码ボタンをクリックすると,シミュレションが実行されます。初回の実行時には,シミュレーションの実行前にコンパイルが行われるため,インタープリター型MATLABでシミュレーションを実行する場合よりも処理に時間がかかります。HPA倒扣のレベルを変更し,シミュレションを再実行します。[Results] パネルがすぐに更新されることがわかります。次に、相位噪声を変更し,[运行生成的代码ボタンをクリックします。位相ノ邮箱ズは調整不可能なパラメーターであるため、コードは再コンパイルされます。“Rx星座”オプションを有効にしてシミュレションを再実行します。スコープがアクティブな場合,ビットの誤りの結果はよりゆっくり蓄積されますが,スコープは,インタープリター型MATLABでシミュレーションを実行する際よりもかなり速く更新されることがわかります。

  • Ber推定:既定では,損失と補正の効果をスコプ上で容易に可視化できるように,[误码数パラメタはに設定されています。Ber推定では,通常50 ~ 200の誤りを収集すれば十分なため,スコプを無効にして,[误码数パラメタをから100に変更します。シミュレーションを実行して有効な误码率推定を入手する際は,変更可能なパラメーターでも変更しないことが重要です。

参考文献

[1] Saleh, Adel am .,“行波管放大器的频率无关和频率相关非线性模型”,IEEE®通信汇刊,COM-29卷,第11期,1981年11月。

“彩色噪声和随机过程的离散模拟与1/(f^alpha);幂律噪声的产生," IEEE学报,第83卷第5期,1995年5月。

[3] Kasdin, N. Jeremy和Todd Walter,“幂律噪声的离散模拟”,1992年IEEE频率控制研讨会。

[4]斯克拉,伯纳德,数字通信:基础与应用,恩格尔伍德悬崖,新泽西州,普伦蒂斯大厅,1988年。