射频卫星链路
这个模型显示了卫星链路,使用的块通信工具箱™来模拟以下缺陷:
无记忆非线性
自由空间路径损耗
多普勒误差
接收机热噪声
相位噪声
同步和正交失衡
直流偏移量
模型可以纠正这些缺陷。
通过建模链接上的得失,该模型实现了下行链路预算计算,确定是否可以关闭与给定的比特误码率(BER)。得失块,包括自由空间路径损耗块和接收机热噪声块,确定可以支持的数据速率在加性高斯白噪声信道的链接。万博1manbetx
结构的例子
这个例子强调两个卫星链路模型和它的信号范围。模型由一个卫星下行发射机,下行路径和地面站下行接收器。
块对应于每一个部分
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。
提出了余弦滤波器传输——Upsamples和形状使用平方根的调制信号提出了余弦脉冲波形。
HPA非线性与可选的数字预失真(高功率放大器)——模型的行波管放大器(功率)使用萨利赫模型选择的无记忆非线性和可选地纠正了AM / AM和AM / PM与数字预失真块。获得(Tx碟形天线增益)——适用于发射机抛物面碟形天线的增益。
下行之路
地面站下行接收
获得(Rx碟形天线增益)——适用于接收机抛物面碟形天线的增益。接收机热噪声(卫星接收机系统临时)——添加高斯白噪声,代表了接收机的有效温度系统。
相位噪声——引入了随机相位扰动,结果从1 / f或相位闪烁噪声。
I / Q不平衡——介绍了直流偏置、振幅不平衡或不平衡阶段的信号。
采用多次(低噪声放大器)——适用于低噪声放大器增益。提出了余弦接收滤波器——一个匹配滤波器适用于使用平方根的调制信号提出了余弦脉冲波形。
直流阻断剂——补偿的直流偏置的I / Q不平衡块。
自动增益控制——设置信号所需的水平。
I / Q不平衡补偿器——估计和消除I / Q不平衡信号的盲自适应算法。
多普勒校正——使用载波同步器块由于多普勒补偿载波频率偏移。矩形QAM解调器基带——Demaps 16-QAM星座空间的数据流。
探索的例子
双击块标记模型参数查看模型的参数设置。所有这些参数都可调。改变运行参数作为模型,应用它们在对话框中,然后通过ctrl + d更新模型。的参数是:
卫星高度(公里)——卫星和地面站之间的距离。改变这个参数更新自由空间路径损耗。默认设置是35600。
频率(MHz)——链接的载波频率。改变这个参数更新自由空间路径损耗。默认设置是4000。
发送和接收天线直径(米)——向量的第一个元素代表了传输天线直径和用于计算增益Tx抛物面天线的增益。第二个元素代表了接收天线直径和用于计算增益Rx抛物面天线的增益。默认设置是[。4。4)。
噪声温度(K)——允许您选择从四个有效的接收机系统噪声温度。所选的噪声温度的变化噪声温度接收机的热噪声。默认设置是20 K。的选择是
0(没有声音)——使用这个设置查看其他射频损伤没有噪音的干扰影响。20(非常低的噪音水平)——使用这个设置视图很容易低水平的噪音,当结合其他射频损伤,降低链路的性能。290(典型的噪音水平)——使用这个设置查看一个典型的安静的卫星接收机如何运作。500(高噪声水平)——使用这个设置视图接收方行为当系统噪声图2.4 dB和天线噪声温度290 k。
HPA补偿水平——允许您选择从三个倒扣的水平。该参数用于确定如何关闭卫星高功率放大器驱动饱和。选择的补偿用于设置输入和输出增益的无记忆非线性块。默认设置是30 dB(非线性可以忽略不计)。的选择是
30 dB(非线性可以忽略不计)——平均输入功率设置为30分贝以下造成的输入功率放大器饱和(也就是说,在这一点上获得曲线变得平坦)。这导致AM-to-AM和AM-to-PM转换可以忽略不计。AM-to-AM转换表明振幅的非线性随信号幅度。AM-to-PM转换是一个测量相位的非线性随信号幅度。7 dB(中等非线性)——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。这导致温和AM-to-AM AM-to-PM转换,与数字预失真矫正。1 dB(严重非线性)——集平均输入功率为1分贝以下导致放大器饱和输入功率。这将导致严重的AM-to-AM和AM-to-PM转换,不是用数字预失真矫正。
多普勒误差——允许您选择一个多普勒的两个值。选择更新阶段/频率偏移(多普勒误差)。默认设置是0赫兹。的选择是
0赫兹——没有多普勒的链接。3赫兹-增加3赫兹载波频率偏移量。
相位噪声——允许您选择从三个值相位噪声的接收器。选择更新相位噪声块。默认设置是可以忽略不计(-100 dBc / Hz @ 100赫兹)。的选择是
可以忽略不计(-100 dBc / Hz @ 100赫兹)——几乎没有相位噪声。低(-55 dBc / Hz @ 100赫兹)——足够的相位噪声可见光谱和I / Q域,结合热噪声时,导致一些错误或其他射频损伤。高(-48 dBc / Hz @ 100赫兹)——足够的相位噪声导致错误的热噪声或其他射频损伤。
I / Q不平衡和直流偏置——允许您选择从五个类型的同步和正交接收机失衡。选择更新的I / Q不平衡块。默认设置是没有一个。的选择是
没有一个——不失衡。幅度不平衡(3 dB)——1.5 dB的增益适用于同步信号和-1.5 dB的增益正交信号。相不平衡(20度)——旋转同步信号和10度的正交信号-10度。同相直流偏置(1 e-8)——添加一个直流偏置1 e-8的同步信号的振幅。这抵消接收信号星座图变化,但不会引起错误链接,除非结合热噪声或其他射频损伤。正交直流偏置(5 e-8)——添加一个直流偏置5 e-8正交信号振幅。这种偏移导致错误链接上即使不结合热噪声或另一个射频损伤。这也抵消导致接收信号频谱的直流峰值。
数字预失真——允许您启用或禁用数字预失真子系统。默认设置是禁用。
直流偏置校正——允许您启用或禁用直流阻断子系统。默认设置是禁用。
多普勒校正——允许您启用或禁用多普勒校正子系统。默认设置是禁用。
I / Q不平衡校正——允许您启用或禁用的I / Q不平衡校正子系统。默认设置是禁用。
并显示结果
当您运行这个模型中,下列显示活跃:
功率谱——双击这个开放范围块使您能够查看调制/过滤信号的频谱(黄色)和接收到的信号解调(蓝色)。
比较这两个光谱,您可以查看以下射频损伤的影响:
由于HPA非线性频谱再生无记忆非线性引起的块
热噪声引起的接收机热噪声
相位闪烁(1 / f噪声)引起的相位噪声块
HPA AM / AM和AM / PM——双击这个开放范围块使您能够查看AM / AM和AM / PM转换后下丘脑。这些情节使您的观点的影响,数字预失真块和HPA的线性信号。
星座HPA之前和之后——双击这个开放范围块使您能够比较传输信号的星座(黄色)之前和之后HPA(蓝色)。放大器增益使下丘脑-垂体-肾上腺轴的输出信号大于HPA输入信号。这个情节使您能够查看HPA非线性的综合效应和数字预失真。
端到端星座——双击这个开放范围块使您比较参考16-QAM星座(红色)前收到了QAM星座解调(黄色)。比较这些星座图,您可以查看所有的射频损伤的影响接收信号和补偿的有效性。
误比特率(BER)显示-在右下角的模型是一个模型的显示系统。的误码率计算可以手动重置通过双击绿色“双击重置BER”按钮。这允许您查看模型参数变化的影响正在运行。
试验的例子
本节描述一些方法,你可以改变模型参数实验的影响阻塞从射频损伤图书馆和其他的模型。您可以双击块标记为“模型参数”模型中,试试下面的场景:
链接的收益与损失-改变噪声温度来290(典型的噪音水平),0(没有声音)或500(高噪声水平)。改变的价值卫星高度(公里)或卫星频率(MHz)参数改变自由空间路径损耗。此外,增加或减少发送和接收天线直径(米)参数增加或减少接收到的信号功率。您可以查看收到的变化星座在接收到的信号星座图的接收功率的变化范围和频谱分析仪。
提出了余弦脉冲整形-确保噪声温度被设置为0(没有声音)。打开星座之前和之后HPA范围。观察到的平方根余弦滤波导致码间干扰(ISI)。这导致理想的星座点周围的点被分散松散,HPA后你可以看到在星座图。提出的平方根余弦滤波器接收机,结合传输过滤器,控制三军情报局,在接收到的信号星座图中可以看到。
HPA AM-to-AM转换和AM-to-PM转换——改变HPA补偿水平参数7 dB(中等非线性)和观察AM-to-AM AM-to-PM转换通过比较传输RRC HPA后过滤信号星座图与RRC信号星座图。注意AM-to-AM转换不同根据不同的信号振幅。您还可以查看这种转换的影响接收信号的接收信号星座图。此外,您可以观察到光谱接收信号频谱分析仪的再生。您还可以查看接收信号的相位变化范围在接收到的信号星座图。
数字预失真数字预失真复选框选中,改变HPA补偿水平参数30 dB(非线性可以忽略不计),7 dB(中等非线性),1 dB(严重非线性)查看在HPA非线性数字预失真的影响。
相位噪声+ AM-to-AM转换——设置相位噪声参数高并观察增加方差在切线方向接收信号星座图。还要注意,这种程度的相位噪声足以导致原本无错错误通道。
直流偏置和直流偏置补偿——设置I / Q不平衡和直流偏置参数同相直流偏置(1 e-8)和视图的转移接收信号星座图的星座。集直流偏置校正来启用并查看接收到的信号星座图查看如何直流偏置块估计信号的直流偏置值和删除它。集直流偏置补偿来禁用和改变I / Q不平衡来正交直流偏置(5 e-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。注意放大器放大的小直流偏移,这样他们是可见的星座图与更大的轴上的限制。集直流偏置补偿来启用并查看接收到的信号星座图和频谱分析仪的直流分量。
幅度不平衡——I / Q不平衡校正残疾人,设置I / Q不平衡和直流偏置参数幅度不平衡(3 dB)把不平衡的影响我和Q在接收到的信号星座图。启用I / Q不平衡校正为了弥补振幅不平衡。
多普勒和多普勒补偿——禁用多普勒修正取消勾选多普勒校正复选框。集多普勒误差来3赫兹显示接收到的信号星座图上未修正的多普勒效应。启用多普勒校正证明承运人同步器恢复接收到的星座。重复运动与不同的I / Q不平衡和直流偏移量。
选定的参考书目
[1]萨利赫,阿德尔点,"Frequency-Independent and Frequency-Dependent Nonlinear Models of TWT Amplifiers," IEEE® Transactions on Communications, Vol. COM-29, No. 11, November 1981.
[2]Kasdin,新泽西州,"Discrete Simulation of Colored Noise and Stochastic Processes and 1/(f^alpha); Power Law Noise Generation," The Proceedings of the IEEE, Vol. 83, No. 5, May, 1995.
[3]Kasdin:杰里米,托德·沃尔特“幂律的离散模拟噪音,”1992年IEEE频率控制研讨会。
[4]Sklar,伯纳德,数字通信:基本面和应用程序恩格尔伍德悬崖,新泽西州,普伦蒂斯霍尔出版社,1988。
