该模型显示卫星链路,使用从通信工具箱™块来模拟以下障碍:
记忆非线性
自由空间路径损耗
多普勒误差
接收器的热噪声
相位噪声
在同相和正交失衡
DC偏移
该模型可选纠正大多数损伤。
通过模拟链路上的得失,此模型实现了链路预算的计算方法,确定是否可以下行与给定的误码率(BER)被关闭。增益和损失的块,其中包括自由空间路径损耗块和所述接收器热噪声块,确定可以链接在加性高斯白噪声信道所支持的数据速率。万博1manbetx
这个例子突出了卫星链路模型和它的信号范围。该模型由卫星下行发射机、下行路径和地面站下行接收机组成。
对应于每个这些部分中的块是
卫星下行发射机
伯努利二进制信号发生器- 创建一个随机二进制数据流。
矩形QAM调制器基带-将数据流映射到16-QAM星座。
升余弦发射滤波器-向上采样和形状调制信号使用平方根上升余弦脉冲形状。
HPA非线性,可选数字预失真
(高功率放大器) - 模型使用的萨利赫模型选项行波管放大器(TWTA)记忆非线性和任选地校正AM / AM和AM / PM与数字预失真块。
获得
器(Tx碟天线增益) - 适用发射机抛物面天线的增益。
下行链路路径
地面站下行接收机
获得
(Rx碟形天线增益)-应用接收抛物面碟形天线的增益。
接收机热噪声(卫星接收机系统的温度) - 添加高斯白噪声,表示接收机的有效的系统的温度。
相位噪声-引入由1/f或相位闪烁噪声引起的随机相位扰动。
I / Q不平衡- 推出DC偏移,振幅不平衡,或相位不平衡的信号。
LNA
(低噪声放大器) - 适用低噪声放大器的增益。
升余弦接收滤波器- 应用匹配滤波器使用平方根的调制信号升余弦脉冲形状。
DC拦截-补偿直流偏移的I/Q不平衡块。
AGC模块- 设置信号功率到所需的水平。
I / Q不平衡补偿-估计和消除I/Q不平衡从信号通过盲自适应算法。
多普勒校正
——使用载波同步块以补偿所述载波频率由于多普勒偏移量。
矩形QAM解调器基带- 解映射来自16-QAM星座空间中的数据流。
双击标记块模型参数要查看模型中的参数设置。所有这些参数可调。要更改的模式运行时,应用这些对话框中的参数,然后更新通过CTRL + d模型。参数如下:
卫星高度(公里)——卫星和地面站之间的距离。更改此参数将更新空闲空间路径丢失块。默认设置为35600。
频率(MHz)- 链接的载波频率。更改此参数将更新空闲空间路径丢失块。默认设置为4000。
发射和接收天线的直径(米)- 在矢量的第一个元素表示发射天线的直径和用于计算在Tx碟天线增益块的增益。所述第二元素表示接收天线的直径和用于计算在Rx碟天线增益块的增益。默认设置为[0.4 0.4]。
噪声温度(K)-让您选择四个有效的接收系统噪音温度。选择的噪声温度变化噪声温度接收器的热噪声块。默认设置为20 K。的选择是
0(无噪声)
- 使用该设置,以查看其他RF减损没有噪声的扰动影响。
20(噪音极低)
- 使用此设置视图如何容易噪声的低电平可以,当与其它RF减损结合,降低了链路的性能。
290(典型噪音声级)
- 使用此设置视图如何一个典型的安静卫星接收机进行操作。
500(高噪声水平)
-当系统噪音数字为2.4 dB,天线噪音温度为290K时,使用此设置查看接收器的行为。
HPA补偿水平-让你选择从三个后退级别。该参数用于确定卫星高功率放大器驱动到饱和的距离。所选回退用于设置无记忆非线性块的输入和输出增益。默认设置为30分贝(可忽略非线性)。的选择是
30db(可忽略非线性)
-将平均输入功率设置为比导致放大器饱和的输入功率低30分贝(即增益曲线变平的点)。这导致微不足道的am - am和am - pm转换。am - am转换是振幅非线性如何随信号幅度变化的指示。am - pm转换是一种相位非线性如何随信号幅度变化的测量方法。
7db(中度非线性)
——平均输入功率设置为7分贝以下导致放大器饱和输入功率。这导致适度的AM-to-AM和AM-to-PM转换,这是可校正的数字预失真。
1分贝(严重非线性)
- 设置平均输入功率到低于使放大器饱和输入功率1个分贝。这会导致严重的AM到AM和AM到PM转换,不可更正与数字预失真。
多普勒误差- 允许您选择多普勒的两个值之一。选择更新偏移相位/频率(多普勒误差)块。默认设置为0赫兹
。的选择是
0赫兹
- 无多普勒的链接。
3赫兹
-增加3hz的载波频率偏移。
相位噪声-让您选择从三个值的相位噪声在接收机。选择更新相位噪声块。默认设置为可忽略不计(-100 dBc的/赫兹@ 100赫兹)
。的选择是
可忽略不计(-100 dBc的/赫兹@ 100赫兹)
- 几乎没有相位噪声。
低(-55 dBc/Hz @ 100 Hz)
-足够的相位噪声,在光谱和I/Q域都可见,当与热噪声或其他RF损伤结合时,会导致比特错误。
高(-48 dBc/Hz @ 100 Hz)
- 够的相位噪声会导致错误不加入热噪声或其他RF损伤。
I / Q失衡和DC偏移- 允许您选择五种类型的同相和正交失衡的接收器。选择更新I / Q不平衡块。默认设置为没有一个
。的选择是
没有一个
- 无失衡。
振幅不平衡(3db)
- 应用1.5 dB的增益,以同相信号和-1.5 dB增益到正交信号。
相位不平衡(20度)
- 旋转同相信号由10度和由-10度的正交信号。
同相直流偏置(1e-8)
-增加1e-8的直流偏移到同相信号振幅。这种偏移会改变接收到的信号星座图,但不会在链路上造成错误,除非与热噪声或其他RF损伤结合在一起。
正交直流偏置(5e-8)
- 添加DC偏移5E-8至正交信号的振幅。该偏移即使与热噪声或另一RF减损未结合的链接原因的错误。这也偏移导致在接收信号频谱的直流尖峰。
数字预失真- 允许您启用或禁用数字预失真子系统。默认设置为残
。
直流偏置校正-允许您启用或禁用直流阻塞子系统。默认设置为残
。
多普勒修正-允许您启用或禁用多普勒校正子系统。默认设置为残
。
I / Q失衡校正- 允许您启用或禁用I / Q不平衡校正子系统。默认设置为残
。
当你运行这个模型,下面显示活跃:
功率谱-双击这个打开的范围块,你可以看到调制/滤波信号的频谱(黄色)和解调前收到的信号(蓝色)。
比较这两种光谱可以让您看到以下RF损伤的影响:
由于HPA频谱再生非线性由记忆非线性块造成
热噪声引起的接收机热噪声块
由相位噪声块引起的相位闪烁(即1/f噪声)
HPA AM/AM和AM/PM- 双击该打开作用域块使您能够将HPA后查看AM / AM和AM / PM转换。这些地块允许您查看的影响,该数字预失真块和HPA对信号的线性度。
星座之前和之后HPA- 双击该打开作用域块,您之前(黄色)和后(蓝色)的HPA来传输信号的星座比较。放大器的增益使HPA输出信号为比HPA输入信号大。此图,您可以查看HPA非线性和数字预失真两者的综合效应。
端到端的星座- 双击该打开作用域块,您可以前解调(黄色)参考16-QAM星座(红色)与接收到的QAM星座比较。比较这些星座图,可以查看所接收到的信号和补偿的有效性所有的RF损伤的影响。
误码率(BER)显示-在模型的右下角显示了模型的BER。误码率计算可以通过双击绿色的“双击重置误码率”按钮手动重置。这允许您在模型运行时查看参数更改的影响。
本节介绍了一些方法,你可以用块从RF图书馆的损伤模型中的作用和其他块改变模型参数的实验。您可以双击模型中的标有“模型参数”块,并尝试以下一些情况:
链接收益和损失- 更改噪声温度至290(典型噪音声级)
,0(无噪声)
或500(高噪声水平)
。的值卫星高度(公里)或卫星频率(MHz)参数改变自由空间路径损耗。此外,增加或减少发射和接收天线的直径(米)参数以增加或减少的接收信号功率。可以查看在所接收的星座图中的接收信号的星座图的范围和在变化的频谱分析仪的变化的接收功率。
升余弦脉冲成形- 确保噪声温度被设置为0(无噪声)
。打开星座前后HPA作用域。观察到平方根升中的符号间干扰(ISI)余弦滤波结果。这导致点被松散地散落在理想的星座点,你可以在HPA后星座图看。平方根在接收机升余弦滤波器中,和发送滤波器,控制ISI,从而可以在所接收的信号星座图中看到的结合。
HPA AM至AM转换和AM到PM转换——改变HPA补偿水平参数7db(中度非线性)
并观察AM至AM和由发射RRC滤波的信号星座图与后HPA星座图的RRC信号进行比较AM至PM转换。注意AM至AM转换根据不同的信号振幅如何变化的。也可以查看在所接收信号的星座图中的接收到的信号这种转换的效果。此外,可以观察在接收信号的频谱分析仪的频谱再生。也可以查看在接收到的信号星座图的范围的接收信号的相位变化。
数字预失真数字预失真复选框选中,改变HPA补偿水平参数30db(可忽略非线性)
,7db(中度非线性)
,1分贝(严重非线性)
查看在HPA非线性数字预失真的影响。
相位噪声加上am - am转换——设置相位噪声参数高
和观察的增加的方差处于所接收的信号星座图中的切线方向。还要注意的是这个电平的相位噪声的足以在否则无差错的信道会导致错误。
直流偏置和直流偏置补偿——设置I / Q失衡和DC偏移参数同相直流偏置(1e-8)
并查看所接收信号星座图中星座的位移。组直流偏置校正至启用
以及查看接收到的信号星座图,以查看直流偏移块如何估计直流偏移值并将其从信号中移除。组直流偏置补偿至残
与变化I / Q不平衡至正交直流偏置(5e-8)
。查看接收到的信号星座图的变化大的直流偏置和接收信号频谱的直流激增。注意,LNA放大了小的直流偏移量,因此它们在星座图上是可见的,轴的限制要大得多。组直流偏置补偿至启用
并查看所接收的信号星座图和频谱分析仪,以看到的直流分量被除去如何。
幅度不平衡——I / Q失衡校正残疾人,设置I/Q不平衡和DC偏移参数振幅不平衡(3db)
观察接收信号星座图中不平衡I和Q增益的影响。启用I / Q失衡校正为了补偿振幅的不平衡。
多普勒和多普勒补偿-禁用多普勒校正,取消检查多普勒修正复选框。组多普勒误差至3赫兹
显示接收到的信号星座图上未修正的多普勒效应。启用多普勒修正表明载波同步恢复接收星座图。重复练习用不同的I / Q不平衡和直流偏移。
[1]萨利赫阿德尔A.M.,“频率无关和TWT放大器的与频率相关的非线性模型,”关于通信IEEE®学报,Vol。COM-29,第11号,1981年11月。
[2] Kasdin,N.J.,“彩色的离散模拟噪声和随机过程和1 /(F ^阿尔法);幂律噪声产生”的IEEE的论文集,卷。83,第5号,1995年5月。
王建民,“功率定律噪声之离散模拟”,国立台湾大学机电工程研究所硕士论文。
[4] Sklar,伯纳德,数字通信:基础和应用,恩格尔伍德悬崖,新泽西州,普伦蒂斯霍尔,1988年。