基于模型的设计

基于模型的设计在开发过程的中心使用系统级模型。在各个设计团队之间划分系统级模型之前，由系统工程师开发的初始系统模型要根据需求和标准进行验证。有了一个经过验证的无错误的可执行规范，设计和实现就会顺利进行。随着设计的进展，验证可以包括联合仿真和硬件在环测试。

图2:基于模型的设计——系统级模型处于开发过程的中心

本例不讨论开发流程中的所有元素，而是关注基于模型的设计如何帮助您的工程团队。其思想是使系统工程师能够以Simulink模型的形式创建一个可执行的规范，该规范可以分发给设计团队。金宝app一个团队，例如RF团队，将设计一个子系统，提取一个验证模型并将其导入RF工具箱。然后，射频团队将解决方案返回给系统工程师，后者根据射频子系统的缺陷重新评估系统的整体性能。设计团队可以在设计过程中反复迭代，以找到最优的解决方案。如果改变信号处理算法，也许射频部分可以使用更高效或更便宜的设备。或者，也许定点字长的小幅增加可以释放一些预算的实现损失，并允许使用成本更低的射频组件。这种基于模型的设计方法增强了跨领域优化的机会。

基线模型:无射频建模的通信工具箱™

打开(“rfb_receiver_0.slx”）

rfb_receiver_0模型。slx展示了一种通信系统工具箱模型，它启发了射频块集等效基带库的创建。注意，这是一个用于说明目的的简单模型。通讯工具箱包括更复杂的型号WCDMA, 802.11, DVB-S2等。然而，提出的概念也可以应用于更复杂的模型。

简单的无线通信系统由信息源、QAM调制器、根提出余弦滤波器和AWGN信道组成。该模型是一个可执行的规范，并用于根据需求和接受标准验证规范，“在一个1e-3的误码率，Eb/No必须不大于16QAM的理论界限的1dB。”

为了验证规范，您可以使用以前保存的BERTool会话文件rfb_receiver_0.ber．要找到这个文件，请在MATLAB提示符处输入以下命令

哪一个rfb_receiver_0.ber

使用MATLAB命令打开BERToolbertool．从File==>Open Session…对话框中，导航到已保存的会话rfb_receiver_0.ber．现在单击Monte Carlo选项卡，然后单击Run按钮。生成如下图所示:

图3:无射频损伤的BER与Eb/No图

对于给定的误码率值，由于实现损失，Eb/No略高于理论界限。(在本例中，主要损失是由于根凸起余弦滤波器的长度有限。)但降级在可接受标准之内。

在基线模型中添加射频规格

打开(“rfb_receiver_1.slx”）

让我们详细说明基线模型，并看看它如何使用RF Blockset组件进行额外的改进。第一步是将AWGN块替换为路径丢失块(如上图青色所示);这将降低接近范围值的信号电平。在接收机输入端，将单位功率(1W)降至给定Eb/No(亦为dB)所需的路径损耗(dB)为:

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

在哪里k为玻尔兹曼常数(~1.38e-23 J/K)，T_ref是IEEE®标准噪声参考温度(290K)，B噪声带宽(本例为~ 50mhz)，和NF为接收机噪声系数，单位为dB。

接下来，介绍了青色射频接收机子系统和AGC模块。AGC块是使用解调器所要求的真实信号水平的结果。

射频接收机子系统检查

打开(“rfb_receiver_1.slx”) open_system (“rfb_receiver_1 /射频接收机”）

现在检查射频接收机子系统，它是一个超外差接收机的级联模型。接收器使用射频块集等效基带库中的块。Simu金宝applink信号通过网关“输入端口”模块进入射频域。注意，网关后面的连接器是不同的。标准的Simulink箭头金宝app已被射频连接线取代。这是为了提醒我们射频信号是双向的。接收器是由多个组件组成的级联，每个组件表示为一个2端口网络:滤波器、LNA、混频器和IF带。在这种情况下，输出端口不仅是返回到Simulink的网关，而且还代表了一个理想的正交下转换混频器。金宝app下面是一个尚未为接收器设计的框架或体系结构。已经为射频工程师创建了一个可执行的规范。 Each stage of the RF subsystem includes a budget for the overall gain, noise and nonlinearities, as shown in the following figure.

图4:放大器块参数规格

作为预算的一个例子，考虑上图中的前端过滤器。s参数在单一频率点指定，使用gainVec数组的第一个元素，该元素被输入到使用PostLoadFcn*在模型属性面板的Callbacks选项卡下。数组中的每个元素都指向一个阶段，因此索引1指向第一阶段。OIP3的值在非线性数据选项卡上，噪声图的值在噪声数据选项卡上，也同样指定。

图5:复基带等效仿真参数规范

现在打开输入端口模块。该端口包含应用于整个射频子系统的参数。窄带建模方法用于捕获影响下游信号处理块的带内效应。频率的范围是通过中心频率参数,样品时间参数，取值为1/Bandwidth有限脉冲响应滤波器长度参数(这是用于建模射频元件的脉冲响应滤波器的长度)。一个较长的时域滤波器将在指定的带宽内提供更精细的频域分辨率。为了在第一个分量的输入处建立模型失配，这里也指定了源阻抗。注意“添加杂色”复选框。要在模拟中包含杂色，必须选中“添加杂色”复选框。

图6:使用射频块集等效基带库进行噪声建模

AWGN模块将整体噪声作为信噪比进行建模。相比之下，来自射频块集等效基带库的块通过分别添加每个块的噪声贡献来模型噪声。对于每个块，噪声使用由该块提供的噪声参数集确定的适当公式建模。一旦计算出每个区块的噪声，就可以建立整个系统的噪声模型。这个整体模型包括级联中每个块的位置(即包括后续阶段的增益)。

图7:射频损伤的BER与Eb/No图

图7给出了理论模型、基线模型和基线与射频损伤模型的BER与Eb/No对比图。这是基于模型的设计方法所提供的便利的一个简单说明。在此过程中，已经开发了一个可执行的规范。这个规范将被团队用来设计他们的子系统。在射频子系统中，抽象的射频块将被离散的组件所取代。随着每个射频块的实现，可以评估其对系统设计标准的影响。

bdclose (“rfb_receiver_0”）;bdclose (“rfb_receiver_1”）;

另请参阅

的参数放大器

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