空中傳輸介面和前端設計

空中傳輸介面和前端設計團隊運用MATLAB和Simulink能快速描述出RF、數位訊號處理以及其它元件的交互行為,進而使工程合作更有效率,系統層級設計的反覆運算也更加快速。

將研究時間縮短一半
如果使用低等級工具,對類比/混合訊號以及 RF 的系統特性進行初期探索的過程將非常耗時。MathWorks 工具可在對包括類比/混合訊號以及 RF 元件的系統特性進行初期開發時,提供最大的助力。使用 MathWorks 工具,通訊工程師們可在更高的抽象層級上建立系統模型,並可在有需要時加入數位訊號處理和其它特定領域的特性。如此一來,他們便得以快速地模擬系統,類比出真實的環境效果,從而改善整體系統設計。相關演算法以及其它元件模型不僅方便團隊間合作,還可在實現和驗證階段反覆使用。

例如在降低元件成本的同時,也要改善放大器的設計,工程師們可建立多個數位預失真演算法的模型,和利用類比實現對各模型進行比較,並使用系統模擬驗證其特性,還可將模型作為參考模型共用。這些參考模型能協助快速驗證最終產品中所實現的演算法。

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快速檢驗多個協同工作的子系統
將類比和基頻子系統與系統層級模型整合再一起,可盡早識別子系統內部,以及各子系統介面邊界上的設計缺陷。在MATLAB 和 Simulink 的環境下,通訊工程師可以基於不同形式,不同逼真度水準來建立模型(如使用 Mentor Graphics® ModelSim® 建立 HDL 模型,使用 Texas Instruments™ Code Composer Studio™ 為 DSP 生成C程式碼,以及使用Cadence® Virtuoso® 建立類比電路模型),並將多個子系統連接起來。透過這種方式,他們就能保證這些子系統可以協同工作,其設計也符合原有規格要求。

系統模型一旦建好,便可作為子系統實現的測試平台和參考模型。而測試平台以及輸入/輸出資料也可與測試工具一併使用,以驗證原型或最終產品。

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於計畫時間內完成開發和確保品質
積極的開發週期可能會導致空中傳輸介面實現的品質受到損害,但若利用以 MATLAB 和 Simulink 為基礎的一般設計環境下,RF和數位工程團隊可實現更快速的反覆運算,從而改善設計,減少錯誤,確保開發按照計劃時間表完成。

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基頻訊號處理

工程研發團隊可以使用 MATLAB 和 Simulink 來管理複雜性高和大規模的基頻訊號處理開發專案

大大減少演算法開發時間
今日,絕大部分的工程師都使用 MATLAB 開發基頻訊號處理的演算法,使用 MATLAB 開發所用的時間遠遠少於使用C/C++ 及其它語言時所用的時間。之所以如此是因為工程師們能在高抽象層級工作,並利用包含內建的訊號處理演算法(如 FFT、濾波器和調變器)的函式庫和繪圖。這使得以 OFDM 或 QAM 為基礎開發的基頻模型和適應不斷變化的標準(如 UMT、WiMAX 和 LTE) 變得更為簡易方便。

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保證訊號處理和控制邏輯子系統協同工作
有了 MATLAB 和 Simulink,研發團隊可在一個系統模型內同時表示訊號處理演算法和控制邏輯。工程師們能以MATLAB 程式、Simulink 模塊或傳統的C或HDL程式碼描述訊號處理演算法,並加入以 MATLAB 程式碼或狀態機形式表示的控制邏輯。

工程師將對整個系統進行模擬,以確保不同的子系統之間能按照指定方式協同工作。使用 MathWorks 的平行運算技術,還可利用多核心電腦和電腦叢集,來加速對 BER 的測試和參數掃描等長時間模擬。

在模擬過程中,工程師可導入實現層級的子系統模型 (在 C、HDL 或類比電路中),如此一來,系統模型便可作為測試平台重複使用。所得結果可直接與系統模型模擬進行比較,而無需其它指令碼或測試平台。參考模型也可用在產生驗證硬體原型的測試向量。工程師將硬體原型以及測試和量測設備連接到參考模型後,便可向原型發送測試向量,擷取結果,並將結果與模擬結果進行比較。

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提升品質的同時,並縮短設計週期
在高抽象層級上進行設計可以大幅地提升基頻訊號處理設計的品質。使用 MATLAB 和 Simulink,工程師能快速地根據其設計理念建立模型和模擬。這也表示他們可以增加反覆運算的次數,進而改善設計和及早發現設計的瑕疵。

這些工程師可在不同抽象層級上測試概念和實現細節。與使用低層級程式設計語言的設計流程不同,MATLAB 和Simulink 能讓工程師根據需要,使用不同層級的設計抽象概念,將某種廣泛應用的技術運算語言的可擴展性,以及較高層級系統設計工具的簡易和高效性結合在一起。此外,工程團隊還可利用與外部模擬器、硬體原型以及測試和量測設備的連結,快速並重複驗證系統設計(首先根據原有規格,再根據最後實現),以此改善對基頻訊號處理系統的驗證。

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無線和有線通道模型建立

要對行動電話、基地台和光纖網路設備進行模擬和驗證,通訊工程團隊需要配備一套完整的無線和有線通道模型。他們可使用MATLAB和Simulink開發基於電腦模擬和硬體原型的通道模型,並以此分析通訊系統在多種損害情況下的特性。

使用通道模型驗證通訊系統設計
MATLAB 和 Simulink 提供內建的通道模型,這些模型與系統模型整合後,便可在多種損害情況進行模擬,這給予工程師們領先一步的優勢。工程師們也可方便地按其特定需要自訂通道模型。 因此,設備供應商能夠更迅速地驗證設計,而無需構建硬體原型和網路測試設備來進行測試。

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在FPGA執行通道模型
MIMO 通道的模型建立很複雜,而且不容易模擬。因此,對4G或下一代通訊系統和協定的模擬可能要持續幾天,甚至幾個星期。研發團隊借助 FPGA,與 MathWorks 工具以及 Xilinx® System Generator和 Altera® DSP Builder 等合作廠商工具結合使用,可以加快模擬的速度。

工程師們從使用 MATLAB 和 Simulink 開發的 MIMO 通道模型中自動產生HDL程式碼,並直接在 FPGA 板上實現通道模型,進行 MIMO 通道硬體迴圈模擬。

MIMO 系統簡介
使用自動 HDL 程式碼產生功能快速設計和實現
 

流量模型和網路效能

工程團隊使用 MATLAB 和 Simulink 對網路流量特性進行模型建立和模擬,並預測網路性能,這對於設計和部署下一代通訊服務和網路而言,既是不可或缺的重要技術,也是競爭力的優勢來源。

確信網路和服務設計
新型通訊網路必須能以連貫的品質水準傳輸音訊、影像等不同服務。網路供應商可以使用 MathWorks 產品對網路性能測量指標 (如:擁塞、資源衝突和程式延遲等)進行模型建立和預測。

有限頻寬網路的影像流 8:35
建立離散事件系統模型

使用流量模型預測網路設備性能
網路設備製造商使用 MathWorks 產品建立準確且可重複使用的通訊設備及協定流量模型,以此對網路和通道使用情況,以及在現有網路添加新服務的影響進行模擬。

工程師們使用流量模型來確定通訊網路配置中不可避免的延時、阻塞和資源耗盡等事件。使用這些模型,設備製造商可以向網路規劃人員和網路服務供應商展示、證明其產品的性能和適用性。網路規劃人員使用設備製造商所建立的模型,對各種網路配置方案進行研究比較後,再向網路服務供應商推薦最高效的解決方案。

基於性能分析的架構探查工具 SimEvents 7:45
乙太網路匯流排模型建立 4:19

同一環境下的實體和網路層模型建立
工程師需在實體層仍處在開發階段時,或在獨立實體層特性之外,對網路性能進行模擬和驗證。MATLAB 和 Simulink 同時支援時間驅動和離散事件模型建立,包括佇列、伺服器和流量生成器等,可協助使用者對網路性能進行獨立模擬。工程師們也能使用這些工具,同時建立網路性能和實體層模型。為達到此目的,他們需將網路流量模型以及實體層元件(包括狀態機、訊號處理和混合訊號子系統)結合在一起,同時對離散事件和動態系統特性進行模擬。

使用 SimEvents 進行離散事件模擬 2:28
有關事件基礎系統的高級模型建立技術