基于R&S矢量源及信號分析儀的無線系統(tǒng)仿真及設計方案

　　基于羅德與施瓦茨(R&S)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，哪些功能用軟件實現做好規(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；如果仿真出現問題，就需要重復修改設計，直至通過。最后，在形成產品之前，進行必要的設備批準和生產，以此完成產品的開發(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。但是，在系統(tǒng)設計之初，必須確定系統(tǒng)的各類參數和工作模式，軟件算法實現的可行性，因此有必要進行系統(tǒng)各模塊的仿真和全系統(tǒng)仿真?，F在市面上的EDA設計軟件中，AWR的MWO(Microwave Office)和VSS(VisualSystemSimulator)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)一數據模型，實現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仿真直接進入實際操作，全部都在一個平臺即可完成。該產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)架構并確定適當的規(guī)格(圖2)。

圖2：基于MWO和VSS的系統(tǒng)設計框圖。

　　測試系統(tǒng)

　　對于整個無線系統(tǒng)而言，在完成最初的仿真后，為了保證設計的準確性，我們需要對各個設計階段進行驗證。無論從基帶和射頻的角度，還是從模擬到數字的角度來看：現有的測試系統(tǒng)需要相應的接口以完成不同模塊、不同階段的測試。除此之外，由于現有的被測系統(tǒng)具有的多樣性特點，測試系統(tǒng)提供的接口需要盡可能地靈活以滿足不同的被測設備。R&S公司的矢量源和信號分析儀可以提供從基帶到射頻、從模擬到數字、從單端到差分、以及從輸入到輸出的多種接口以滿足設計和測試的多方面需求。

　　R&S的矢量源從SMU200A到SMBV，都可以通過實時或者ARB的方式產生所需的測試數據，同時SMU獨特的雙通道設計理念和內置衰落模擬器功能可以方便的進行不同的配置以滿足不同的測試需求。另外所有矢量源提供的基帶、射頻接口可以對無線系統(tǒng)中的不同鏈路模塊進行測試；而基帶部分(包括基帶源AMU及AFQ系列)提供的基帶模擬和數字IQ輸入、輸出接口又可以滿足不同被測器件的需求。R&S的信號分析儀從FSQ到FSV系列，也可以直接分析從基帶到射頻的輸入信號，通過解調選件、矢量分析選件或內置的移動通信選件完成對不同設計階段的數據分析。另外，FSx系列提供的模擬和數字IQ輸入輸出接口，不但可以對不同的模塊進行分別測試，還可以完成相應的數據采集功能，以方便在后續(xù)進行數據處理(圖3)。