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立一个数字视频广播系统的模型,该系统包括一个工作在28GHz的16天线相控阵接收机。基带发射机、接收机和信道都是用通信工具箱实现的™. RF接收器由RF块集实现™ 电路包络库,并使用相控阵系统工具箱构建接收相控阵天线™. 4 x 4平面相控阵为16通道接收模块供电,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2 MHz带宽的64-QAM信号,该信号符合DVB-C标准。

  • 通道损耗形式的通道效应。

  • 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条路径组成,与2:1功率合成器网络相结合,然后下变频到基带。每条路径包括用于射频波束形成的LNA和可变移相器。2:1功率合成器网络构造两次,以模拟典型的设计过程。初始设计采用理想的威尔金森功率分配器s作为行为组合器,而第二个实现使用使用的参数通过试金石提供的块和测量数据™ 文件(wireless.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。

使用接收星座图、误码率计算和接收频谱,可以在系统的各个阶段进行诊断。

理想模型=“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。

组合器=“simrfV2无线SDVB波束形成原型组合器”开放式组合系统(组合器型号)

RF接收器的每个输入通道分支使用单独的放大器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变频,包括其非线性、LO泄漏、I/Q失配和噪声损伤。

开放式系统([模型]/射频接收机的],“武力”)

bdclose(型号组合器)bdclose(型号理想)清除model_ideal

使用真实组件进行设计

使用的参数模块对实际组合器系统建模。有几个选项可用于描述组合器系统中每个单独模块的行为;一种方法直接利用数据文件,而另一种方法提供合理的数据模型。对于后一种方法,利用合理的RF工具箱中的函数™, 将生成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。的的参数在RF接收器子系统掩码的初始化命令中,使用函数simrfV2_wirelessdvb_beamforming_findcombinerspars计算块条目。

模型=“simrfV2_wirelessdvb_波束形成”;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

通过更改接收方向来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。

打开系统(模型)设置参数([model/接收天线阵的],“RecDir”,“(20、25)”) sim(模型)

通过波束形成改善射频接收

修改波束形成方向接收侧4 X 4相控阵的参数。此掩码参数将自动调整RF接收器子系统中每个通道的相移。运行模拟以观察接收信号电平的增加。

打开系统(模型)设置参数([model/射频接收机的],“比姆迪尔”,“(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”,载于IEEE国际固态电路技术论坛,2011年2月,第164-165页

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