无线数字视频广播与射频波束形成

这个示例使用:

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这个例子展示了如何建模一个数字视频广播系统，该系统包括一个工作在28 GHz的16天线相控阵接收器。基带发射机、接收机和信道是用通信工具箱™实现的。射频接收器使用RF Blockset™电路包络库实现，接收相控阵天线使用相控阵系统工具箱™构建。4 × 4平面相控阵输入16通道接收模块，其中包括移相器，以实现射频波束形成。

系统架构

该系统包括:

一个基带发射机子系统，负责生成一个64-QAM信号，占用2mhz带宽，符合DVB-C标准。

信道效应表现为路径损耗。

一个16元相控阵接收器，排列在一个4 × 4的矩形网格中。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路与2:1功率合成器网络相结合，然后向下转换到基带。每个路径包括LNAs和用于射频波束形成的可变相移器。为了模拟一个典型的设计过程，构造了两次2:1功率合成器网络。初始设计采用理想的Wilkinson功率分压器作为行为合成器，而第二个实现则使用实际硬件建模的参数块和通过Touchstone™文件提供的测量数据(wireless.s3p)。

基带接收子系统，负责提取发射信号。接收器包括校正相位偏移和增益控制效果的简单模型。

使用接收到的星座、误码率计算和接收到的频谱，可以在系统的各个阶段进行诊断。

model_ideal =“simrfV2_wirelessdvb_beamform_ideal”；open_system (model_ideal) sim (model_ideal)

用理想的组件进行设计

初始设计可以使用理想的组件来加速整个设计过程。例如，RF块集结库中的理想威尔金森分频器可用于在接收天线阵列中构建合成器系统。该合成器系统可以合并为一个17端口的参数块，以提高仿真性能。下面是一个简化的整合示例，左侧的4:1合成器系统被右侧的5端口s参数块所取代。的的参数块条目在WilkinsonTypeCombiner块掩码初始化命令中计算。

model_combiner =“simrfV2_wirelessdvb_beamform_prototype_combiner”；open_system (model_combiner)

射频接收器的每个输入通道分支采用单独的放大器引入热噪声和非线性。合成器后面的正交解调直接进行下转换，包括非线性、LO泄漏、I/Q不匹配和噪声损害。

open_system ([model_ideal/射频接收机的),“力”）

bdclose (model_combiner) bdclose (model_ideal)清晰model_ideal

用真实的组件进行设计

使用的参数块来模拟一个真实的合成器系统。有几个选项可用于描述合成器系统中每个单独块的行为;一种方法直接利用数据文件，而另一种方法提供数据的合理模型。对于后一种方法，请使用理性的函数，将得到的参数保存在基本工作区中，并在的参数块。对于本例，测量数据在Touchstone文件wireless中描述。并直接使用。为了提高模拟性能，将合成器系统js替换为17端口的参数块。的的参数块条目使用射频接收器子系统掩码的初始化命令中的函数simrfV2_wirelessdvb_beamforming_findcombinerspars计算。

模型=“simrfV2_wirelessdvb_beamforming”；open_system(模型)sim(模型)

发射侧平面阵列共16个单元，沿主波束(方位角为0°，仰角为0°)发射，发射频率为28 GHz。为每个元素选择了各向同性辐射图样。注意，功率分压器在28ghz时引入相移。这在基带接收子系统中被估计和修正。

修改接收方向并进行模拟

修改接收方向接收方向16元接收天线阵列的mask对话框参数。由于阵列辐射图样中接近零点，所选择的角度会降低信号强度。

open_system(模型)set_param([模型/接收天线阵的),“RecDir”，“(20、25)”) sim(模型)

通过波束形成提高射频接收

修改波束形成方向参数用于接收侧的4 × 4相控阵。该掩码参数将自动调整射频接收器子系统中每个信道的相移。运行模拟以观察接收信号电平的增加。

open_system(模型)set_param([模型/射频接收机的),“BeamDir”，“(20、25)”) sim(模型)

bdclose(模型)清晰模型

参考文献

s . Emami, R. F. wise, 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”，《IEEE Int》。固态电路技术挖掘。2011年2月，第164-165页