射频卫星链路
该模型显示了一个卫星链接，使用通信工具箱™中的块来模拟以下缺陷:
无记忆非线性
自由空间路径损失
多普勒误差
接收机热噪声
相位噪声
同相和正交不平衡
直流偏移量
该模型可选择性地纠正大多数这些缺陷。
通过对链路上的增益和损耗建模，该模型实现了链路预算计算，以确定在给定的误码率(BER)下下行链路是否可以关闭。增益和损耗块，包括自由空间路径损耗块和接收器热噪声块，决定了加性高斯白噪声通道中链路上可以支持的数据速率。
示例结构
该示例强调了卫星链路模型及其信号范围。该模型由卫星下行发射机、下行路径和地面站下行接收器组成。
对应于每一部分的块是
卫星下行发射机
伯努利二进制信号发生器—创建随机的二进制数据流。
矩形QAM调制器基带—将数据流映射到16-QAM星座。
凸起余弦发射滤波器-使用平方根提高余弦脉冲形状上采样和调制信号的形状。
可选数字预失真的HPA非线性(高功率放大器)-建模一个行波管放大器(TWTA)使用萨利赫模型选项无记忆非线性并可选地纠正AM/AM和AM/PM与数字预失真块。获得(Tx碟形天线增益)-应用发射机抛物面碟形天线的增益。
下行之路
地面站下行接收器
获得(Rx碟形天线增益)-应用接收机抛物面碟形天线的增益。接收机热噪声(卫星接收机系统温度)-添加高斯白噪声，表示接收机的有效系统温度。
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—引入直流偏移、振幅不平衡或相位不平衡的信号。
采用多次(低噪声放大器)-应用低噪声放大器增益。凸起余弦接收滤波器-使用平方根凸起余弦脉冲形状对调制信号应用匹配的滤波器。
直流阻断剂—补偿I/Q失衡块中的直流偏移量。
自动增益控制—设置需要的信号功率。
I / Q不平衡补偿器—通过盲自适应算法估计并消除信号中的I/Q不平衡。
多普勒校正——使用载波同步器块来补偿多普勒引起的载波频偏。矩形QAM解调器基带—从16-QAM星座空间Demaps数据流。
探索的例子
双击标记为模型参数查询模型的参数设置。所有这些参数都是可调的。要在模型运行时对参数进行更改，请在对话框中应用它们，然后通过ctrl+d更新模型。的参数是:
卫星高度(公里)-卫星与地面站之间的距离。更改此参数将更新空闲空间路径丢失块。默认值为35600。
频率(MHz)—链路的载波频率。更改此参数将更新空闲空间路径丢失块。默认值为4000。
发射和接收天线直径(m)-矢量中的第一个元素表示发射天线直径，用于计算Tx碟形天线增益块中的增益。第二个元素表示接收天线直径，用于计算Rx碟形天线增益块中的增益。默认值为[。4。4)。
噪声温度(K)-允许您从四个有效的接收器系统噪声温度中选择。所选噪声温度改变噪声温度的接收器热噪声块。默认设置为20k。的选择是
0(没有声音)-使用此设置可以查看其他射频损害，而不受噪声的干扰。20(噪音极低)-使用此设置可查看低水平的噪声与其他射频干扰相结合时，如何容易降低链路的性能。290(典型噪音声级)-使用此设置查看典型的静音卫星接收器如何工作。500(高噪音)—当系统噪声值为2.4 dB，天线噪声温度为290K时，使用此设置查看接收机的性能。
HPA补偿水平-允许您从三个后退级别进行选择。该参数用于确定卫星高功率放大器被驱动到饱和的接近程度。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 dB(可忽略非线性)。的选择是
30 dB(可忽略非线性)-将平均输入功率设置为30分贝，低于导致放大器饱和的输入功率(即增益曲线变平的点)。这会导致微不足道的am - am和am - pm转换。am - am转换是振幅非线性随信号幅值变化的指示。AM-to-PM转换是测量相位非线性随信号大小变化的一种方法。7 dB(中度非线性)—将平均输入功率设置为比导致放大器饱和的输入功率低7分贝。这导致适度的am - am和am - pm转换，可通过数字预失真进行校正。1 dB(严重非线性)—将平均输入功率设置为比导致放大器饱和的输入功率低1分贝。这导致严重的am - am和am - pm转换，并且不能通过数字预失真校正。
多普勒误差-允许您从两个多普勒值中选择一个。选择更新相位/频率偏移(多普勒误差)块。默认设置为0赫兹．的选择是
0赫兹-线路上没有多普勒信号。3赫兹—增加3hz的载波频率偏移。
相位噪声-允许您从接收器的三个相位噪声值中选择。选择更新相位噪声块。默认设置为可忽略不计(-100 dBc/Hz @ 100 Hz)．的选择是
可忽略不计(-100 dBc/Hz @ 100 Hz)-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，并在与热噪声或其他射频损害结合时造成误码。高(-48 dBc/Hz @ 100 Hz)-足够的相位噪声导致误差，而不添加热噪声或其他射频损害。
I/Q不平衡和直流偏移-允许您从接收器的五种类型的同相和正交不平衡选择。该选择将更新I/Q失衡块。默认设置为没有一个．的选择是
没有一个——不失衡。振幅不平衡(3分贝)-对同相信号加1.5 dB增益，对正交信号加-1.5 dB增益。相位不平衡(20度)—将同相信号旋转10度，正交信号旋转-10度。同相直流偏移(1e-8)-在同相信号幅值上增加1e-8的直流偏移量。这种偏移会改变接收到的信号星座图，但不会导致链路上的错误，除非结合热噪声或其他射频损害。正交直流偏置(5e-8)-在正交信号幅值上增加5e-8的直流偏移量。即使没有结合热噪声或其他射频损伤，这种偏移也会导致链路上的错误。这种偏移也会导致接收信号频谱中的直流峰值。
数字预失真-允许您启用或禁用数字预失真子系统。默认设置为禁用．
直流偏置校正—启用或禁用直流阻塞子系统。默认设置为禁用．
多普勒校正-允许您启用或禁用多普勒校正子系统。默认设置为禁用．
I / Q不平衡校正—启用/禁用I/Q失衡校正子系统。默认设置为禁用．
并显示结果
当您运行此模型时，以下显示是活动的:
功率谱-双击此Open Scopes块，可以查看调制/滤波信号(黄色)和解调前接收信号(蓝色)的频谱。
通过比较这两个光谱，您可以查看以下射频损伤的影响:
由于无记忆非线性块引起的HPA非线性导致的光谱再生
由接收器热噪声块引起的热噪声
相位噪声块引起的相位闪烁(即1/f噪声)
HPA上午/上午和上午/下午-双击此Open scope块使您能够查看在HPA之后的AM/AM和AM/PM转换。这些图使您能够查看数字预失真块和HPA对信号线性度的影响。
HPA前后星座-双击此Open Scopes块使您能够比较在HPA之前(黄色)和之后(蓝色)传输信号的星座。放大器增益导致HPA输出信号大于HPA输入信号。该图使您能够查看HPA非线性和数字预失真的综合效应。
端到端星座-双击这个Open Scopes块可以让你比较参考16-QAM星座(红色)和解调前接收的QAM星座(黄色)。通过比较这些星座图，您可以查看所有射频损伤对接收信号的影响和补偿的有效性。
误码率(BER)显示—在模型的右下角显示模型的误码率。通过双击绿色的“双击复位BER”按钮，可以手动重置误码率计算。这允许您在模型运行时查看参数更改的影响。
使用示例进行实验
本节描述了更改模型参数的一些方法，以实验来自RF damage库的块和模型中的其他块的效果。你可以在模型中双击标签为“模型参数”的块，并尝试以下一些场景:
联系得失-改变噪声温度来290(典型噪音声级)，0(没有声音)或500(高噪音)．的值卫星高度(公里)或卫星频率(MHz)参数改变空闲空间路径损耗。另外，增加或减少发射和接收天线直径(m)参数来增加或减少接收的信号功率。可以在接收信号星座图范围内查看接收星座的变化情况，也可以在频谱分析仪中查看接收功率的变化情况。
凸起余弦脉冲整形-确保噪声温度被设置为0(没有声音)．打开HPA前后星座范围。观察到平方根提升余弦滤波的结果是符号间干扰(ISI)。这导致点被松散地分散在理想星座点周围，你可以在After HPA星座图中看到。接收器中的平方根上升余弦滤波器与发射滤波器一起控制ISI，你可以在接收信号星座图中看到。
HPA am - am转换和am - pm转换——改变HPA补偿水平参数7 dB(中度非线性)通过对比发射RRC滤波后的信号星座图和HPA星座图后的RRC信号，观察am到am和am到pm的转换。注意am - am转换如何根据不同的信号振幅而变化。您还可以在接收信号星座图中查看此转换对接收信号的影响。此外，还可以在接收信号的频谱分析仪中观察到光谱再生。也可以在接收信号星座图范围内查看接收信号的相位变化情况。
数字预失真选中“数字预失真”复选框后，更改HPA补偿水平参数30 dB(可忽略非线性)，7 dB(中度非线性),1 dB(严重非线性)查看数字预失真对HPA非线性的影响。
相位噪声加上am - am转换——设置相位噪声参数高并观察接收信号星座图中切向方差的增加情况。还要注意，这个级别的相位噪声足以在没有错误的信道中引起错误。
直流偏置和直流偏置补偿——设置I/Q不平衡和直流偏移参数同相直流偏移(1e-8)并在接收到的信号星座图中查看星座的偏移。集直流偏置校正来启用以及查看接收信号星座图，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。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(5e-8)．查看接收信号星座图中较大的直流偏置和接收信号频谱中的直流峰。注意，LNA放大了小的DC偏移量，因此它们在有更大轴限的星座图上是可见的。集直流偏置补偿来启用并查看接收信号星座图和频谱分析仪，了解直流分量是如何被去除的。
幅度不平衡——I / Q不平衡校正残疾人,设置I/Q不平衡和直流偏移参数振幅不平衡(3分贝)查看接收信号星座图中不平衡I和Q增益的影响。启用I / Q不平衡校正来补偿振幅不平衡。
多普勒和多普勒补偿禁用多普勒校正取消勾选多普勒校正复选框。集多普勒误差来3赫兹显示未校正多普勒对接收信号星座图的影响。启用多普勒校正显示载波同步器恢复接收到的星座。用不同的I/Q不平衡和DC偏移量重复上述练习。
选定的参考书目
[1] Saleh, Adel am .，“行波管放大器的频率无关和频率相关非线性模型”，IEEE®通信汇刊，COM-29卷，第11期，1981年11月。
“彩色噪声和随机过程的离散模拟与1/(f^alpha);幂律噪声的产生，" IEEE学报，第83卷第5期，1995年5月。
[3] Kasdin, N. Jeremy和Todd Walter，“幂律噪声的离散模拟”，1992年IEEE频率控制研讨会。
[4] Sklar,伯纳德,数字通信:基础与应用，恩格尔伍德悬崖，新泽西州，普伦蒂斯大厅，1988年。
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