Этот пример показывает, как использовать методологию Модельно-ориентированного проектирования, чтобы преодолеть проблему обмена спецификациями, информацией о проекте и моделями верификации между несколькими командами проектировщиков, работающими над одним проектом. Пример использует простой проект: исполняемая спецификация, которая инкапсулирует информацию от всех команд. Пример включает информацию о том, как использовать Signal Processing Toolbox™, DSP System Toolbox™, Communications Toolbox™, RF Toolbox™ и RF Blockset™ в многодоменном проекте.
Рисунок 1: устранение разрыва жаргона между РФ и системными инженерами
Модельно-ориентированное проектирование использует системную модель в центре процесса разработки. Прежде, чем разделить системную модель среди различных команд проектировщиков, начальная системная модель, разработанная системным инженером, подтверждена против требований и стандартов. С подтвержденной безошибочной исполняемой спецификацией разработка и реализация идет гладко. В то время как проект прогрессирует, верификация может включать co-симуляцию и тестирующий с оборудованием в цикле.
Рисунок 2: Модельно-ориентированное проектирование - системная модель находится в центре процесса разработки
Вместо того, чтобы говорить обо всех элементах в процессе разработки, этот пример фокусируется о том, как Модельно-ориентированное проектирование помогает вашим командам инженеров. Идея состоит в том, чтобы позволить Системному инженеру первоначально создать исполняемую спецификацию в форме модели Simulink, которая может быть распределена командам проектировщиков. Команда, такая как команда РФ, создаст подсистему, извлечет модель верификации и импортирует ее в RF Toolbox. Команда РФ затем возвращает решение Системного инженера, который переоценивает общую производительность системы с нарушениями от подсистемы РФ. Команды проектировщиков могут пойти назад и вперед, выполнив итерации, чтобы найти оптимальное решение, в то время как проект продолжает. Возможно, раздел РФ может использовать более эффективное или менее дорогостоящее устройство, если алгоритмы обработки сигналов изменены. Или, возможно, маленькое увеличение фиксированной точки wordlength может освободить часть потери реализации, планируемой, и включить более низкой цене компонент РФ, который будет использоваться. Возможности для междоменной оптимизации улучшены этой методологией Модельно-ориентированного проектирования.
open('rfb_receiver_0.slx')
Модель rfb_receiver_0.slx показывает вид модели Communication System Toolbox, которая вдохновила создание библиотеки RF Blockset Equivalent Baseband. Обратите внимание на то, что это - простая модель в иллюстративных целях. Communications Toolbox включает более сложные модели WCDMA, 802.11, DVB-S2, и т.д. Однако представленные концепции могут быть применены к более сложным моделям также.
Простая система радиосвязи состоит из источника сообщения, модулятора QAM, корень повысил фильтр косинуса и канал AWGN. Модель является исполняемой спецификацией и используется, чтобы подтвердить спецификацию против требований и критериев допустимости, "В BER 1e-3, Eb/No должен быть не больше, чем на 1 дБ выше теоретического направляющегося в 16QAM".
Чтобы подтвердить спецификацию, можно использовать ранее сохраненный файл сеанса BERTool rfb_receiver_0.ber. Чтобы найти этот файл, введите следующую команду в посдказке MATLAB
which rfb_receiver_0.ber
Откройте BERTool использование команды MATLAB bertool. Из Файла ==> Открытое заседание... диалоговое окно, переместитесь к сохраненному сеансу по rfb_receiver_0.ber. Теперь нажмите на вкладку Monte Carlo, и затем нажмите на кнопку Run. Фигура как та ниже сгенерирована:
Рисунок 3: BER по сравнению с Eb/No строит без нарушений РФ
Eb/No для данного значения BER немного выше, чем теоретическое, связанное из-за потерь реализации. (В данном случае основная потеря происходит из-за конечной длины повышенных фильтров косинуса корня.), Но ухудшение в критериях допустимости.
open('rfb_receiver_1.slx')
Давайте разработаем базовую модель и смотреть, как она изменяется с дополнительным улучшением с помощью компонентов RF Blockset. Первый шаг должен заменить блок AWGN на блок пути потерь (отображенный в предыдущей фигуре голубым цветом); это понизит уровень сигнала близко к концу значения области значений. Потеря пути (в дБ) требуемый принести модульную степень (1 Вт) вниз к данному Eb/No (также в дБ) во входе получателя:
path_loss = 10*log10(k*T_ref*B*M) + EbNo + NF
где k является константой Больцманна (~1.38e-23 J/K), T_ref является температурой ссылки шума стандарта IEEE® (290K), B является шумовой пропускной способностью (~50 МГц в этом случае), и NF является фигурой шума получателя в дБ.
Затем, голубая подсистема получателя РФ и Блоки AGC включены. Блок AGC является последствием использования реалистических уровней сигнала, требуемых демодулятором.
open('rfb_receiver_1.slx') open_system('rfb_receiver_1/RF Receiver')
Теперь исследуйте подсистему Получателя РФ, которая является каскадной моделью супер гетеродинного получателя. Получатель использует блоки от библиотеки RF Blockset Equivalent Baseband. Сигнал Simulink вводит область РФ через блок "Input Port" шлюза. Заметьте, что коннекторы после шлюза отличаются. Стандартные стрелки Simulink были заменены строками связи РФ. Это должно напомнить нам, что сигналы РФ двунаправлены. Получатель является каскадом компонентов каждый представленный как сеть с 2 портами: фильтр, LNA, микшер и полоса IF. Выходной порт, в этом случае, не является только шлюзом назад к Simulink, но также и представляет идеальную квадратуру вниз микшер преобразования. Вот среда или архитектура для получателя, который еще не разработан. Исполняемая спецификация для инженера РФ была создана. Каждый этап подсистемы РФ включает бюджет для полного усиления, шума и нелинейности, как показано в следующей фигуре.
Рисунок 4: спецификация параметров блоков усилителя
Как пример составления бюджета, полагайте, что фронтэнд просачивается вышеупомянутая фигура. S-параметры заданы в одной точке частоты с помощью первого элемента gainVec массива, который вводился в базовое рабочее пространство с помощью PostLoadFcn* под вкладкой Callbacks в панели Model Properties. Каждый элемент массива относится к этапу, таким образом, индекс 1 относится к первой стадии. Значения для OIP3, на вкладке данных о Нелинейности, и для Шумовой фигуры, на Шумовой вкладке данных, так же заданы.
Рисунок 5: спецификация комплексных основополосно-эквивалентных параметров симуляции
Теперь откройте блок Input Port. Этот порт содержит параметры, которые применяются к полной подсистеме РФ. Узкополосный подход моделирования используется, чтобы получить внутриполосные эффекты, которые влияют на нисходящие блоки обработки сигналов. Область значений частот задана через Центральный параметр частоты, параметр Шага расчета (который является 1/пропускная способность), и Конечный импульсный параметр длины фильтра ответа (который является длиной импульсных фильтров ответа, которые используются в моделировании компонентов РФ). Более длинный фильтр временного интервала длины даст более прекрасное разрешение частотного диапазона в заданной пропускной способности. К образцовому несоответствию во входе первого компонента исходный импеданс также задан здесь. Заметьте флажок "Add noise". Чтобы включать шум в симуляцию, необходимо установить этот флажок "Add noise".
Рисунок 6: Моделирование Шума с библиотекой RF Blockset Equivalent Baseband
Модели блока AWGN полный шум как отношение сигнал-шум. В отличие от этого, блоки от шума модели библиотеки RF Blockset Equivalent Baseband путем добавления шумового вклада каждого блока индивидуально. Для каждого блока шум моделируется с помощью соответствующей формулировки, определенной набором шумовых параметров, предоставленных для того блока. Если шум для каждого блока вычисляется, полная системная модель шума разрабатывается. Эта полная модель включает положение каждого блока в каскаде (т.е. включает усиление последующих этапов).
Рисунок 7: BER по сравнению с Eb/No строит с нарушениями РФ
Графики BER по сравнению с Eb/No сравнение теоретического, Базового и Базового с моделями нарушений РФ даны в рисунке 7. Это - простой рисунок удобства, предоставленного методологией Модельно-ориентированного проектирования. В этой точке в процессе, была разработана исполняемая спецификация. Эта спецификация будет использоваться командами, чтобы разработать их подсистемы. В случае подсистемы РФ абстрактные блоки РФ будут заменены дискретными компонентами. Когда каждый блок РФ понят, его эффект на критерии расчета системы может быть оценен.
bdclose('rfb_receiver_0'); bdclose('rfb_receiver_1');