Модельно-ориентированное проектирование

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 RF, создаст подсистему, извлечет модель верификации и импортирует ее в RF Toolbox. Команда RF затем возвращает решение Системного инженера, который переоценивает общую производительность системы с нарушениями от подсистемы RF. Команды проектировщиков могут пойти назад и вперед, выполнив итерации, чтобы найти оптимальное решение, в то время как проект продолжает. Возможно, раздел RF 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 RF, который будет использоваться. Возможности для междоменной оптимизации улучшены этой методологией Модельно-ориентированного проектирования.

Базовая модель: Communications Toolbox™ без моделирования RF

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, корневого фильтра приподнятого косинуса и канала 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 подсказке MATLAB

which rfb_receiver_0.ber

Откройте BERTool использование команды MATLAB bertool. Из Файла ==> Открытие сессии... 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 RF

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 корневых фильтров приподнятого косинуса.), Но ухудшение в критериях допустимости.

Добавление технических требований RF к базовой модели

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 (показанный на предыдущем рисунке в голубом цвете); 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 приемника:

path_loss = 10*log10(k*T_ref*B*M) + EbNo + NF

где k константа Больцманна (~1.38e-23 J/K), T_ref температура ссылки шума стандарта IEEE® (290K), B шумовая пропускная способность (~50 МГц в этом случае), и NF фигура шума приемника в дБ.

Затем голубая подсистема приемника RF и Блоки AGC включены. Блок AGC является последствием использования реалистических уровней сигнала, требуемых демодулятором.

Исследованная подсистема приемника RF

open('rfb_receiver_1.slx')
open_system('rfb_receiver_1/RF Receiver')

Теперь исследуйте подсистему Приемника RF, которая является каскадной моделью супер гетеродинного приемника. Приемник использует блоки из библиотеки RF Blockset Equivalent Baseband. Сигнал Simulink вводит область RF через блок "Input Port" шлюза. Заметьте, что коннекторы после шлюза отличаются. Стандартные стрелы Simulink были заменены линиями связи RF. Это должно напомнить нам, что сигналы RF двунаправлены. Приемник 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 приемника, который еще не спроектирован. Исполняемая спецификация для инженера RF была создана. Каждый этап подсистемы RF включает бюджет для полного усиления, шума и нелинейности, как показано в следующем рисунке.

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 RF. Узкополосный подход моделирования используется, чтобы получить внутриполосные эффекты, которые влияют на нисходящие блоки обработки сигналов. Диапазон частот указан через Центральный параметр частоты, параметр Шага расчета (который является 1/пропускная способность), и Конечный параметр длины фильтра импульсной характеристики (который является длиной фильтров импульсной характеристики, которые используются в моделировании компонентов RF). Более длинный фильтр временного интервала длины даст более прекрасное разрешение частотного диапазона в заданной пропускной способности. К несоответствию модели 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 из 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 (i.e., включает усиление последующих этапов).

Рисунок 7: BER по сравнению с Eb/No строит с нарушениями RF

Графики BER по сравнению с Eb/No сравнение теоретического, Базового и Базового с моделями нарушений RF 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 спроектировать их подсистемы. В случае подсистемы RF абстрактные блоки RF будут заменены дискретными компонентами. Когда каждый блок RF понят, его эффект на критериях расчета системы может быть оценен.

bdclose('rfb_receiver_0');
bdclose('rfb_receiver_1');

Смотрите также

Усилитель S-параметров

Похожие темы

Эффект нелинейного усилителя на 16-QAM модуляции