RAKE-vastaanotinsimulaatio. 1. Työn tarkoitus. 2. Teoriaa. 3. Kytkentä. Tietoliikennelaboratorio Versio

Transkriptio

1 OAMK / Tekniikan yksikkö LABORATORIOTYÖOHJE Tietoliikennelaboratorio Versio RAKE-vastaanotinsimulaatio 1. Työn tarkoitus Tämän harjoitustyön tarkoituksena on RadioLab-simulointiohjelman avulla mallintaa RAKE-vastaanottimen toimintaa WCDMA-ympäristössä, ja selvittää vastaanottimen toimintaperiaatteita. Työssä tutustutaan samalla myös itse ohjelmaan piirtämällä simuloitava kytkentäkuva ja muokkaamalla tarvittavia parametreja ilmiöiden esiinsaamiseksi. 2. Teoriaa Signaalin etenemisreitillä olevat esteet aiheuttavat heijastumisia, diffraktoitumista ja sirontaa. Tällöin vastaanottimelle saapuu useita lähetetyn signaalin kopioita, jotka eroavat toisistaan amplitudin, vaiheen ja viiveen suhteen. Kyseessä oleva radiotie mallinnetaan monitiekanavaksi. Nämä vaihtelevin viivein saapuvat monitiekomponentit aiheuttavat häipymää, joka heikentää signaali-kohinasuhdetta (SNR). RAKE-vastaanottimen tehtävänä on muodostaa näistä monitiekomponenteista alkuperäinen lähetetty signaali. 3. Kytkentä Simuloitava kytkentä piirretään seuraavan sivun mallin mukaisesti. Katso ohjeita seuraavasta kappaleesta. Selvitä samalla itsellesi lohkojen toimintaperiaate. Käytä tarvittaessa Help-toiminnetta (valitaan lohko ja klikkaus hiiren oikealla, valikosta Help). Jokainen piirrettävä työ tallennetaan valinnaisella nimellä ja labratyön päätyttyä poistetaan koneelta. 1(6)

2 2(6)

3 3.1 Piirtäminen Työpöydältä avataan MatLab 6.5, ja ohjelman avauduttua napsautetaan työkalurivin Simulink-kuvaketta. Ohjelma avaa Library Browserin josta valitaan RadioLab 3G -kirjasto. Vasemmasta yläkulmasta avataan New model, johon kytkentä muodostetaan liittämällä halutut komponentit kirjastosta. Tallenna työkirja valinnaiselle nimelle. Vinkkejä: Useat Simulinkin piirrosmerkit löytyvät Simulink-valikosta Piirrosmerkkien pyörittäminen: Hiiren oikea Format Rotate block Komponenttien liikuttelu myös nuolinäppäimillä Automaattinen viivanveto: Valitse lähde ctrl pohjassa valitaan kohde Scoopit: DSP Blockset DSP Sinks Vector scope Johtimien nimeäminen: Kaksi nopeaa klikkausta johtimen päällä 3.2 Perusasetukset ja simulointi Kytkennässä käytetään pääosin lohkojen mukana tulevia perusasetuksia mutta joihinkin joudutaan tekemään muutoksia. Muuta seuraavien lohkojen arvot annetuiksi: RAKE: Rake fingers = 3 Signal/Noise ratio = 7 Enable timing sync = ei Cvm [1/N] = [0:255] Cvm u 2 = abs(u) 2 Cvm2sim (CIR- scopes) = 256, real Cvm2sim (amplitudes, phases) = 3, complex Cvm2sim (delays) = 3, real Demux = Bus selection mode = on Multipath taps = weights [ ] delays [ ] Correlator = Cyclic correlation. 3(6)

4 Kun olet saanut piirrettyä kytkennän ja laitettua asetukset kuntoon, aja simulointi ja tarkastele tuloksia. Näytä myös opettajallesi. 4. Mittaukset Seuraavien mittausten pohjana on edellä annetut perusasetukset. Mittauksissa tutkitaan erityisesti siirtotien ja RAKE-lohkon parametrien vaikutukset kytkennästä saataviin spektreihin. Spektriarvot näkyvät myös numeerisessa muodossa kytkentäkuvan tulosikkunoissa. 4.1 Siirtotie Kytkennässä käytettävässä siirtotiessä (Multipath Taps) on kahdenlaisia parametrejä, FIR tap weights ja FIR tap delays. Selvitä kyseisten parametrien tarkoitus. Voit tarvittaessa käyttää Help-toimintoa tai saatavilla olevaa manuaalia. Ajettuasi simuloinnin perusarvoilla muuta FIR tap weights -parametrin keskimmäinen arvo 0.5:een ja aja simulointi. Mitä muutos aiheutti spektreihin? Miksi? Havainnollisuuden vuoksi voit kokeilla muuttaa myös muitakin kyseisen parametrin arvoja ja tutkia, mitä muutokset aiheuttivat spektreihin. Kokeile vähintään kolmea eri arvoa kutakin kohtaa kohden. Kirjaa havainnot ylös mittauspöytäkirjaan. Palauta kokeilujen jälkeen alkuperäiset arvot takaisin. Seuraavaksi muuta FIR tap delays -parametrin toinen arvo 70:een ja aja simulointi. Mitkä olivat vaikutukset? Miksi? Kokeile muuttaa myös muita FIR tap delays -arvoja ja kirjaa jälleen havainnot mittauspöytäkirjaan. Jälleen ainakin kolme eri arvoa kussakin kohdassa. Palauta lopuksi alkuperäiset arvot takaisin. 4(6)

5 Lisätehtävä: Jos signaaliin halutaan 5 ms:n viive ja näytetaajuus on 2/3 ms, mikä arvo täytyy asettaa FIR tap delays -kohtaan, jotta spektristä tulisi halutunlainen? 4.2 RAKE- lohko RAKE-lohko sisältää neljä eri säätötoiminnetta. Selvitä joko Help:n tai saatavilla olevien manuaalien avulla, mikä tehtävä/vaikutus kullakin toiminteella on kytkennän ja tulosten kannalta ennen kokeiluihin ryhtymistä. Tutki mitä vaikuttaa, jos poistat rastin Enable RAKE -kohdasta. Mitä spektreissä tapahtuu? Miksi? Kirjaa vaikutukset ylös. Palauta rasti takaisin kokeilujen päätteeksi. Muuta RAKE:n sormimäärä neljäksi. Aja simulointi. Mitä tapahtui? Ratkaise ongelma saatavilla olevien taustatietojen perusteella. Ratkaistuasi ongelman, kirjaa havaitut muutokset tuloksissa ylös. Lisäselvyyden vuoksi voit kokeilla asettaa myös suurempaa sormimäärää ja tutkia, mitä tapahtui spektrille. Kirjaa havainnot ylös. Seuraavaksi tutkitaan RAKE:n Signal/Noise threshold ratio -asetuksen vaikutusta. Arvo on asetuksena 7dB:ssä joten tutki, missä kulkee raja jolloin spektrissä alkaa tapahtua havaittavaa muutosta. Kirjaa arvo ylös ja mieti, miksi näin tapahtuu? Palauta oletusarvo kokeilujen päätteeksi. Enable timing sync -rastin takaa löytyy neljä eri alivalintaa, valitse niistä ensimmäinen eli First Peak Position. Aja simulointi. Mitä havaitsit? Kirjaa ylös. Tutki jokaisen timing sync -valikossa olevan moodin merkitys joko simuloimalla tai etsimällä manuaaleista ja kirjaa tulokset mittauspöytäkirjaan. Tarkastuta mittauspöytäkirja harjoitusten päätyttyä opettajallasi. 5(6)

6 MUISTA POISTAA LUOMASI SIMULOINTIKYTKENTÄ MITTAUSTEN PÄÄTYTTYÄ KONEELTASI!! Bonustehtävä: Jos aikaa jää, voit simuloida ja miettiä seuraavan demokytkennän toimintaa: kirjoita MatLabin komentoikkunaan refrakereceiverreal. Demo käynnistyttyä voit ajaa simulaation. 5. Selostukseen Selitä RAKE-vastaanottimen toimintaperiaate Selitä siirtotiellä tapahtuvien ilmiöiden vaikutukset RAKE-vastaanottimen toimintaan Mittauspöytäkirja liitteeksi 6(6)