这个示例提供了可视化功能的影响在卫星下行射频损伤和修正。链路采用16-QAM调制,在AWGN存在,并使用高功率放大器(HPA),以克服与卫星通信相关的损失。HPA引入了非线性行为,当与其他RF损伤结合时,需要使用缓解技术。
这个例子包括:
一个MATLAB®GUI,QAMwithRFImpairmentsExample。
基于matlab的模拟器功能,QAMwithRFImpairmentsSim.m,它从GUI接收输入参数。
关键词:QAM, RF损伤,I/Q失衡,非线性,RF校正。
模拟允许您配置GUI中显示的参数。
打开GUI到:
修改参数
用MATLAB运行仿真
可视化和光谱信号星座
查看底层MATLAB代码
生成C代码并运行仿真(使用有效的MATLAB Coder™许可证)
QAMwithRFImpairmentsExample
的模拟按钮使用解释的MATLAB代码模拟配置的链接。在模拟运行时,您可以使用GUI修改仿真参数。参数设置更新的影响可以立即在结果面板或图形上观察到。模拟运行时不可调优的参数将变为灰色。若要修改不可调优参数,必须停止模拟。
的视图MATLAB代码按钮打开编辑器中的模拟器代码,允许进行可视化检查和进一步探索模拟中使用的底层函数。
的运行生成的代码button将MATLAB函数编译成一个可执行的mex文件,并在编译过程完成后运行模拟。MEX版本的模拟运行速度要快得多,不过编译过程本身会减少时间。在以解释模式或从mex文件运行时,您可以修改相同的参数。
的停止仿真按钮在执行过程中停止模拟。这对解释MATLAB和mex文件都有效。该按钮只有在模拟运行时才激活。
的帮助按钮出现这个HTML页面。
仿真执行如下步骤:
生成随机整数
调节与16-QAM
根上升余弦(RRC)传输滤波器
通过HPA
应用发射天线增益
应用路径损失基于大气条件
将信号通过射频损伤的AWGN信道
应用接收天线增益
消除直流偏置
应用自动增益控制
RRC接收滤波器
应用ADC的影响
补偿I/Q振幅和相位不平衡
校正多普勒频移
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损失:
接收机噪声温度在[0,600]K范围内
多普勒误差在范围内[- 3,3]Hz
在[0,20]范围内的直流偏置,用最大信号电压的百分比表示
相位噪声在[-100,-48]dBc/Hz范围
I/Q幅度不平衡范围内[- 5,5]dB
I/Q相位不平衡在范围[- 30,30]度
HPA回退电平在范围内[1,30]dB
通过改变ADC位在[2 16]位范围内的数量而产生的量化误差
ADC全尺度电压在[0.1 2]幅值单位(AUs)范围内引起的饱和
由于放大器工作在线性区域,因此30分贝的HPA回退对应可忽略的失真,而1分贝则对应严重的失真。Saleh模型被用来模拟HPA的行为。有关的进一步资料comm.MemorylessNonlinearity
页面。
GUI提供了启用或禁用多普勒误差、I/Q不平衡和DC偏移校正的能力。这些更正由三个系统对象提供。的comm.CarrierSynchronizer
补偿了由于多普勒,频率偏移comm.IQImbalanceCompensator
校正了振幅和相位的不平衡dsp.DCBlocker
补偿直流偏移。
你可以使用GUI控件来显示:
在传输RRC滤波器的输出端测量的传输信号的频谱。
在接收RRC滤波器的输入处测量的接收信号的频谱。
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
使用默认参数显示一个典型的谱图。AWGN的影响最容易在带外信号频谱中看到,其中接收信号的噪声底面比发射信号频谱高出20分贝。接收到的信号频谱也显示通过信道传输损耗的影响。
一个星座图的情况下,I/Q不平衡校正是禁用的。红色的+
符号表示16-QAM参考星座。通过未校正的不平衡来缩放和旋转星座。
非线性HPA行为的影响表现为下丘脑-垂体-肾上腺轴的输入和下丘脑-垂体-肾上腺轴的输出用相同的星座图绘制。图显示的影响AM / AM和AM / PM畸变放大器运行7 dB低于饱和。AM/AM失真导致HPA输出信号星座“圆角”的外观,而AM/PM导致星座旋转。
在GUI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、Eb/No。
使用GUI更改下面列出的参数。
链接的收益和损失:将噪音温度在0至290 K(典型)之间改变,以观察对接收信号频谱分析仪图的影响。同样,改变链路距离、大气条件和载频,以查看对接收信号频谱的影响。链路裕度的变化也反映在计算的路径损耗和Eb/No上。
HPA am - am和am - pm的转换:改变HPA倒扣在30分贝(可忽略的非线性)到1分贝(严重的非线性)之间。7分贝的值对应中度非线性。查看对频谱图、HPA输出星座、接收信号星座图和误码率的影响。增加非线性会增加光谱再生,并导致HPA输出星座变得“更圆”和旋转。的HPA倒扣参数可在仿真执行时进行调整。
相位噪声:设置相位噪声到-48 dBc/Hz(高),观察接收信号星座图中切向方向的方差增加情况。这种相位噪声足以在无误差信道中引起误差。设置相位噪声到-55 dBc /赫兹(低),观察方差在切线方向上有所下降。这种相位噪声水平不会显著增加错误率。现在,设置HPA倒扣电平参数为7db(中度非线性)。请注意,尽管中度的HPA非线性和中度相位噪声单独应用时不会造成很多位误差,但当它们同时应用时,确实会造成明显更多的位误差。的相位噪声参数只能在模拟停止时进行调整。
直流偏置和直流偏置校正:设置直流偏置来10
和禁用直流偏移校正取消检查直流偏置复选框。星座图变化很大。启用直流偏置对接收到的信号星座图和信号频谱进行校正和查看,以验证消除了直流偏置。在仿真过程中,可以修改直流偏置和直流偏置校正参数。
I / Q不平衡:禁用振幅相位不平衡框来查看收到的星座图上的I/Q不平衡的影响。修改幅相不平衡场,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。这些参数可以在执行期间修改。
多普勒和多普勒补偿:集多普勒误差到0.7赫兹,禁用多普勒误差校正显示未校正的多普勒对接收信号的影响。注意BER接近于0.5。启用多普勒误差校正多普勒误差。验证误码率降低。这些参数仅在模拟停止时可用。
ADC效应:减少ADC位的数目,以观察增加量化误差对接收信号的影响。降低ADC的全尺度电压,使接收信号饱和,并观察其对系统性能的影响。
代码生成:单击。运行模拟运行生成的代码按钮。第一次执行此操作时,模拟在执行之前进行编译,这使得该过程比使用解释MATLAB进行模拟时花费的时间更长。改变HPA倒扣水平和重新运行模拟。注意,结果面板更新非常快。现在,改变相位噪声并单击运行生成的代码按钮。由于相位噪声是不可调的参数,代码被重新编译。启用Rx星座选项并重新运行模拟。您可以看到,当作用域被激活时,位错结果的累积速度会慢一些,但是作用域的更新速度要比使用插值的MATLAB运行时快得多。
误码率估算:默认情况下,位错数参数设置为正
因此,损伤和修正的影响可以很容易地在范围上显示出来。对于误码率估计,它通常足以收集50到200个错误;因此,禁用范围并更改位错数参数从正
到100年。当仿真运行时,保持可修改参数不变是很重要的,以获得一个有效的误码率估计。
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