Содержание
Введение ....................................................................................................3
Глава 1. Объекты исследования в среде Ptolemy........................................11
1.1. Организация процесса моделирования
на основе синхронизированного потока данных ..........................................11
1.2. Первый пример: моделирование интегратора ...............................................12
1.3. Второй пример: моделирование приемника сотовой связи
на базе стандарта CDMA2000 .........................................................................19
Глава 2. Теоретические основы работы Ptolemy .........................................25
2.1. Синхронный поток данных .............................................................................26
2.1.1. Установка режимов работы Options.............................................................28
2.1.2. Работа планировщика в Ptolemy ..................................................................31
2.1.3. Итерации в режиме SDF ..............................................................................32
2.1.4. Несовместимость ..........................................................................................32
2.1.5. Тупики и разрешение тупиковых ситуаций................................................33
2.2. Синхронизированный по времени поток данных ........................................34
2.2.1. Определение частоты несущей.....................................................................36
Глава 3. Типы данных и обработка их в Ptolemy........................................38
3.1. Представление типов данных..........................................................................38
3.2. Контроллеры.....................................................................................................43
3.3. Использование различных типов данных
на примере моделирования работы ADC/DAC.............................................45
Глава 4. Смешанное моделирование цифровых и аналоговых схем .............50
4.1. Необходимые условия выполнения косимуляции ........................................51
Метод комплексной огибающей (ENV)................................................................52
4.2. Пример косимуляции нелинейного усилителя..............................................57
4.3. Косимуляции аналоговой подсхемы выпрямителя .......................................59
4.4. Соединение узлов аналоговой
и DSP схем и расчет характеристик в схемных проектах ............................62
4.5. Модели DSP схемы. Проблемы соединения аналоговых и DSP схем ........63
Преобразователи времени ......................................................................................64
Правила для выборки желательной частоты ........................................................66
4.6. Подготовка аналоговой схемы для косимуляции..........................................66
4.7. Создание схемы сигнального процессирования DSP ...................................66
4.8. Рекомендации при косимуляции ....................................................................71
Глава 5. Моделирование сложных сигналов и потоков данных ...................72
Межсимвольная интерференция............................................................................72
5.1. Система модулирования QPSK .......................................................................74
5.2. Источник данных .............................................................................................74
5.2.1. Создание схемы проекта...............................................................................74
5.2.2. Наблюдение мгновенного сигнала
(с помощью компонентов TkPlot и TkXYPlot) ..........................................77
5.2.3. Установки моделирования............................................................................79
5.2.4. Анализ и вид временных потоков из источника данных ..........................80
5.3. Добавление фильтра и QAM модулятора .......................................................81
5.3.1. Добавление фильтра......................................................................................81
5.3.2. Добавление амплитудного QAM модулятора..............................................83
5.3.3. Добавление анализатора FFT Analyzer и TkPlots........................................84
5.3.4. Просмотр сигнального созвездия.................................................................85
5.4. Сигнальное созвездие, построенное с помощью выборок ...........................86
5.4.1. Синхронизация процесса выборок данных.................................................86
5.4.2. Схемы выборки сигналов (сэмплирования) и сохранения........................87
5.4.3. Просмотр сэмплированного сигнального созвездия..................................88
5.4.4. Просмотр модулированого спектра .............................................................89
5.5. Демодулятор QPSK...........................................................................................90
5.5.1. Добавление квадратурного
фазоманипулированного демодулятора QPSK ..........................................90
5.5.2. Соединение сборников временных выборок ..............................................94
5.5.3. Просмотр демодулированных I и Q.............................................................94
5.6. Сигнальное созвездие на выходе ....................................................................95
5.6.1. Выборки выходных сигналов Output I and Q .............................................95
5.6.2. Сэмплированное сигнальное созвездие на выходе ....................................96
5.6.3. Просмотр глазковой диаграммы на выходе ................................................97
5.7. Влияние фазового шума ..................................................................................98
Глава 6. Квадратурная цифровая модуляция _/4-DQPSK.........................100
6.1. Сигнальное созвездие для фазоманипулированного сигнала QPSK .........100
6.2. Сигнальное созвездие для фазовой модуляции _ /4-DQPSK......................102
6.3. Рост спектра из-за нелинейности усилителя ...............................................105
6.4. Демодулятор _ /4-DQPSK...............................................................................108
6.4.1. Библиотечная модель демодулятора _ /4-DQPSK .....................................108
6.4.2. Создание новой модели демодулятора _ /4-DQPSK .................................112
6.4.3. Замена библиотечной модели
новой моделью демодулятора _ /4-DQPSK...............................................113
6.5. Сигнальное созвездие в окне вывода данных..............................................114
6.5.1. Функция расчета звездной диаграммы «constellation»:.............................114
6.5.2. Применение функции «constellation».........................................................115
6.6. Глазковая диаграмма в окне вывода данных ...............................................116
6.6.1. Функция «eye»..............................................................................................116
6.6.2. Использование функции «eye» ...................................................................117
6.7. Важность момента точки выборки в процессе демодуляции .....................118
6.8. Исключение начального переходного процесса ..........................................119
Глава 7. Цифровой модулятор _/4-DQPSK..............................................122
7.1. Обработка цифровых данных ........................................................................122
7.1.1. Формирование цифрового источника данных..........................................122
7.1.2. Кодирование (цифровое модулирование) данных....................................124
7.1.3. Просмотр сигнала Iout во временной области...........................................126
7.1.4. Сигнальное созвездие..................................................................................128
7.2. Подстройка схем DSP ....................................................................................128
7.2.1. Подготовка к подстройке амплитуды символа к величине ±1 V............128
7.2.2. Процесс подстройки....................................................................................129
7.2.3. Настройка переменных ...............................................................................130
7.3. Характеристика ошибки вектора Error Vector Measurement.......................132
7.4. Синтез цифрового FIR фильтра....................................................................133
7.4.1. Утилита синтеза цифрового фильтра.........................................................133
7.4.2. Создание схемы синтезированного фильтра.............................................136
7.4.3. Моделирование с новым синтезированным фильтром............................136
7.5. Описание компоненты ErrVecMeas ..............................................................137
Глава 8. Построение проекта на уровне системы......................................142
8.1. Подсхема модулятора DSP.............................................................................142
8.2. Создание проекта на системном уровне ......................................................145
8.2.1. Модулятор ....................................................................................................145
8.2.2. Косимуляция системы с аналоговой схемой передатчика.......................147
8.2.3. Канал распространения радиоволн............................................................148
8.2.4. Приемник.....................................................................................................149
8.3.5. Демодулятор .................................................................................................150
8.3. Анализ результатов моделирования ..............................................................152
8.3.1. Расчет характеристики EVM.......................................................................152
8.3.2. Сигнальное созвездие..................................................................................152
8.3.3. Расчет спектра..............................................................................................153
8.3.4. Расчет мощности в точках системы...........................................................154
8.3.5. Сравнение символов Iref и Iout..................................................................155
Глава 9. Моделирование цифровой схемы предысказителя .......................157
9.1. Линеаризация усилителя мощности с адаптивным
цифровым предыскажением..........................................................................157
9.1.1. Принцип работы цифрового предысказителя...........................................158
9.1.2. Три различных метода реализации цифровых предысказителей ............160
9.1.3. Метод управления комплексным усилением с помощью LUT...............160
9.1.4. Комплексное усиление LUT.......................................................................161
9.1.4. Моделирование на ADS усилителя с цифровым предыскажением.............162
9.1.5. Схема ADS цифрового предысказителя ....................................................163
9.1.6. Таблица LUT цифрового предысказителя.................................................164
9.1.7. Описание работы адаптивного цифрового предыстортера......................166
9.1.8. Извлечение усиления LUT предысказителя при оптимизации ..............167
9.1.9. Моделирование широкополосного предысказителя ...............................168
9.2. Линеаризация усилителя мощности с помощью ВЧ предысказителя.......169
9.2.1. Включение усилителя мощности с ВЧ предысказителем........................169
9.2.2. Особенности ВЧ предысказителя...............................................................170
9.2.3. Спектр в узлах ВЧ предысказителя ...........................................................170
9.2.4. Виды ВЧ предысказителей .........................................................................171
9.2.5. Работа предысказителя
с использованием функции прямоугольного усиления ..........................172
9.2.6. Минимизация мощности помехи от соседнего канала............................172
9.2.7. Моделирование ВЧ предысказителя на ADS............................................173
9.2.8. Пример моделирования схемы ВЧ предысказителя ADS........................174
9.2.9. Расчет коэффициентов в ВЧ предысказителе...........................................175
Глава 10. Заключение .............................................................................177