R&S矢量源及信號分析儀的無線系統(tǒng)仿真及設計

在民用和軍用領域，隨著無線通信系統(tǒng)的發(fā)展，新器件、新工藝、新產(chǎn)品層出不窮，也使得新的通信系統(tǒng)越來越復雜。為了保證設計的準確性，同時縮短相應的設計周期，需要在設計初期就開始對系統(tǒng)進行相應的仿真和驗證，同時對于各個階段完成的不同模塊也要進行分別的仿真和測試。雖然各類大型的EDA軟件相繼成熟，針對不同的領域都有不同的專業(yè)軟件，為完成設計提供了強大的支持。但是，由于缺少實際的被測系統(tǒng)，在系統(tǒng)仿真和模塊仿真階段如何進行相應的驗證一直是困擾設計人員的主要問題。因此從設計初期開始就有必要引入相應的測試功能，這也是整個無線系統(tǒng)設計的重點和難點。

　　基于羅德與施瓦茨(RS)公司的矢量源和信號分析儀可以充分利用仿真設計軟件的優(yōu)勢，構建無線系統(tǒng)的通用仿真平臺，完成從天線設計、射頻電路與系統(tǒng)仿真、頻率合成仿真、基帶信號處理等全系統(tǒng)仿真任務。同時利用儀表測試的準確性，在設計的不同階段，對于從天線到射頻到基帶、從模擬到射頻的系統(tǒng)和模塊進行測試，以優(yōu)化系統(tǒng)設計，滿足研發(fā)和測試人員的多方面需求。

　　無線系統(tǒng)設計流程

　　在整個無線通信系統(tǒng)的研發(fā)中，我們采用自上而下的方式。第一步是系統(tǒng)級設計：對系統(tǒng)進行論證和分析，對系統(tǒng)要完成什么樣的功能，達到什么樣的性能指標，哪些功能用硬件電路來實現(xiàn)，哪些功能用軟件實現(xiàn)做好規(guī)劃。第二步是電路級設計，也可稱為子系統(tǒng)設計：在此會把整個系統(tǒng)分為幾個有機的模塊，對分模塊進行設計，針對每一個模塊進行精心設計，如果有的模塊仍然比較復雜，還可對該模塊進行細分。模塊設計完成以后，第三步是產(chǎn)品的硬件系統(tǒng)設計：對模塊和子系統(tǒng)進行相應設計，并盡早引入測試儀表以保證設計的準確性。第四步是產(chǎn)品的集成和驗證：在保證模塊和子系統(tǒng)準確性的前提下，完成系統(tǒng)集成和總體測試，觀察是否完成預期的目標;如果仿真出現(xiàn)問題，就需要重復修改設計，直至通過。最后，在形成產(chǎn)品之前，進行必要的設備批準和生產(chǎn)，以此完成產(chǎn)品的開發(fā)過程(圖1)。　　從系統(tǒng)設計流程可以看出，為了節(jié)省設計周期，應該盡早的引入測試環(huán)節(jié)，這樣可以保證整個系統(tǒng)的準確性。

　　圖1：自上而下的設計流程框圖。

　　仿真系統(tǒng)

　　對于雷達和通信等無線系統(tǒng)，按其功能通?？煞譃閹讉€部分：反饋部分、射頻收發(fā)部分、頻率源部分、基帶信號處理部分，其中基帶處理部分又包括信源編解碼、信道編解碼、交織解交織、擴頻解擴、調制解調、信道均衡和加密解密等。軟件無線電的概念提出來以后，所有的基帶處理都可以在通用的DSP和大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷蠈崿F(xiàn)。但是，在系統(tǒng)設計之初，必須確定系統(tǒng)的各類參數(shù)和工作模式，軟件算法實現(xiàn)的可行性，因此有必要進行系統(tǒng)各模塊的仿真和全系統(tǒng)仿真?，F(xiàn)在市面上的EDA設計軟件中，AWR的MWO(Microwave Office)和VSS(Visual System Simulator)作為功能強大的仿真設計軟件，可以用于當今多種復雜無線通信系統(tǒng)的設計和仿真，而且由于其易用性受到了較多的青睞。

　　MWO設計套件提供業(yè)界最強大、最靈活的射頻/微波設計環(huán)境。MWO采用獨一無二的AWR高頻設計平臺，結合開放式設計環(huán)境和先進的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，實現(xiàn)了前所未有的開放性和交互性，不僅便于使用，還能順應設計過程中每個階段的需要來整合業(yè)界最佳工具。面向對象的統(tǒng)一資料庫與電路圖、模擬資料和布局資料實現(xiàn)自動同步，提供設計人員所需的一切資料。一個方案的從構思經(jīng)仿真直接進入實際操作，全部都在一個平臺即可完成。該產(chǎn)品的最新版本將繼續(xù)協(xié)助微波設計人員提高工作效率、縮短設計周期，并加快射頻/微波產(chǎn)品上市。AWR的VSS是一套功能完備、用于設計完整的端對端通信系統(tǒng)的套件。VSS不僅可以用于系統(tǒng)級的各種通信系統(tǒng)的結構設計，可以對系統(tǒng)中采用MWO、Matlab、C++完成的各個模塊進行分析和調用。利用VSS的獨特功能，設計人員能夠針對當今復雜通信設計的每一個基礎元件，設計出正確的系統(tǒng)架構并確定適當?shù)囊?guī)格(圖2)。

　　圖2：基于MWO和VSS的系統(tǒng)設計框圖。