主要内容

带射频波束形成的无线数字视频广播

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、接收机和信道由通信工具箱™实现。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™构造。4 × 4平面相控阵提供16通道接收模块,该模块包括移相器以实现射频波束形成。

系统架构

该系统包括:

  • 一种基带发射机子系统,负责生成占用2mhz带宽的64-QAM信号,该信号符合DVB-C标准。

  • 以路径损失形式出现的信道效应。

  • 一种16元相控阵接收机,它被布置在一个4x4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。

  • 一种射频接收模块,由16条路径与2:1的功率合成器网络相结合,然后向下转换到基带。每个路径包括用于射频波束形成的LNAs和可变移相器。为了模拟一个典型的设计过程,对2:1功率组合器的网络进行了两次构造。最初的设计采用理想的威尔金森功率分压器作为行为组合器,而第二个实现使用实际的硬件建模的参数块和测量数据通过Touchstone™文件提供(无线。s3p)。

  • 基带接收子系统,负责提取发送信号。接收器包括用于校正相位偏移和增益控制效果的简单模型。

通过接收星座、误码率计算和接收频谱,可以在系统的各个阶段进行诊断。

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

用理想的组件设计

最初的设计可以使用理想的组件来加快整个设计过程。例如,来自射频块集结库的理想威尔金森分频器可以用于在接收天线阵列中构建一个合并系统。该组合系统可以合并成一个17端口的参数块来提高仿真性能。这里展示了一个简化的合并示例,左边的4:1合并系统被右边的5端口s参数块取代。的的参数块项是在WilkinsonTypeCombiner块掩码初始化命令中计算的。

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一个单独的放大器来引入热噪声和非线性。合成器后的正交解调器执行直接下转换,包括其非线性、LO泄漏、I/Q失配和噪声损害。

open_system ([model_ideal/射频接收机的],“力”

bdclose (model_combiner) bdclose (model_ideal)清晰model_ideal

使用真实组件进行设计

使用的参数块来建模一个真正的组合系统。有几个选项可用来描述组合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,利用理性的函数,将得到的参数保存在基本工作区中,并在的参数块。对于本例,测量数据在Touchstone文件无线中描述。并直接使用。为了提高模拟性能,合并系统js被17端口所取代的参数块。的的参数块项是使用射频接收机子系统掩码的初始化命令中的simrfV2_wirelessdvb_beamforming_findcombinerspars函数计算的。

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

发射侧平面阵列选择有16个单元,沿主波束(方位角= 0°,仰角= 0°)以28 GHz频率发射。为每个元素选择一个各向同性的辐射图。注意,功率分频器引入了28ghz的相移。这将在基带接收机子系统中进行估计和校正。

修改接收方向和模拟

通过修改接收方向接收方向16元接收天线阵掩模对话框参数。由于在阵列辐射图中接近一个零位,所选择的角度降低了信号强度。

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

通过波束形成改善射频接收

修改波束形成方向参数用于接收侧的4 × 4相控阵。该掩模参数将自动调整射频接收机子系统中各通道的相移。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, and C. H. Doan,“用于多gb /s无线通信的60 GHz CMOS相控阵收发器对”,IEEE Int。固态电路会议,技术人员,明白。, 2011年2月,第164-165页

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