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。在将系统级模型划分到各个设计团队之前，系统工程师开发的初始系统模型将根据需求和标准进行验证。有了经过验证的无错误的可执行规范，设计和实现就可以顺利进行。随着设计的进展，验证可以包括与半实物在环的协同仿真和测试。

图2:基于模型的设计 - 系统级模型是在发展过程中的中心

这个例子并没有讨论开发流程中的所有元素，而是着重于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模型的形式最初创建可执行的规范，该模型可以分发给设计团队。万博1manbetx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，RF团队将解决方案返回给系统工程师，由他重新评估系统的整体性能，同时评估RF子系统的缺陷。设计团队可以来回切换，随着设计的进行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有效或更便宜的设备。或者，也许小幅增加定点字长可以释放预算中的一些实现损失，并使更低成本的RF组件得以使用。这种基于模型的设计方法增加了跨域优化的机会。

基线模型:通信工具箱™，没有RF建模

打开(“rfb_receiver_0.slx”)

rfb_receiver_0模型。slx展示了激发创建RF块集等效基带库的通信系统工具箱模型。请注意，这是一个简单的模型，用于演示目的。通信工具箱包括WCDMA、802.11、DVB-S2等更复杂的模型。然而，所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源、QAM调制器、根提升余弦滤波器和AWGN信道组成。该模型是一个可执行的规范，用于根据需求和验收标准验证规范，“在BER为1e-3时，Eb/No必须不大于16QAM的理论界限上的1dB。”

要验证该规范，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，在MATLAB提示符下输入以下命令

哪一个rfb_receiver_0.ber

使用MATLAB命令打开BERToolbertool。从文件==>打开会话...对话框，导航到保存的会话rfb_receiver_0.ber。现在点击蒙特卡洛选项卡，然后点击运行按钮。生成如下图:

图3：没有RF损伤的BER与Eb/No plot

由于实现损失，给定BER值的Eb/No略高于理论界限。(在本例中，主要损失是由于根提升余弦滤波器的有限长度。)但是降级是在接受标准之内的。

向基线模型添加RF规范

打开(“rfb_receiver_1.slx”)

让我们详细说明基线模型，并查看它是如何通过使用RF块集组件进行进一步细化而变化的。第一步是用路径丢失块替换AWGN块(前面图中用青色表示);这将降低信号电平接近范围值的末端。将单位功率(1W)降至给定Eb/No(亦为dB)所需的接收机输入的路径损耗(dB)为:

path_loss = 10 *日志10（K * T_REF * B * M）+的EbNo + NF

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

接下来是青色的RF接收机子系统和AGC块。AGC块是使用解调器所需的实际信号电平的结果。

射频接收器子系统检查

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，这是一个级联模型的超外差接收机。接收器使用射频块集等效基带库中的块。Simu万博1manbetxlink信号通过网关“输入端口”块进入射频域。请注意，网关之后的连接器是不同的。标准的Simulink箭头万博1manbetx已经被RF连接线取代。这是为了提醒我们射频信号是双向的。接收端是一个级联的组件，每个组件都表示为一个2端口网络:一个过滤器、一个LNA、一个混频器和一个IF带。在本例中，输出端口不仅是返回Simulink的网关，而且还代表了一个理想的正交下变频混频器。万博1manbetx这是一个尚未设计的接收器框架或架构。已经为RF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：放大器模块参数说明

作为预算的一个例子，请考虑上图中的前端过滤器。参数是在一个单频率点上使用gainVec数组的第一个元素指定的，该元素是使用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指向第一个阶段。在非线性数据选项卡上的OIP3值，以及在噪声数据选项卡上的噪声图值，都是类似地指定的。

图5:复杂基带等效仿真参数的说明

现在打开输入端口块。该端口包含应用于整个RF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。的频率范围是指定的中心频率参数,样品时间参数(即1/带宽)，则有限脉冲响应滤波器长度参数(它是用于建模RF组件的脉冲响应滤波器的长度)。较长的时域滤波器将在规定的带宽范围内提供较好的频域分辨率。为了模拟第一个组件输入端的失配，这里还指定了源阻抗。注意“添加噪声”复选框。要在模拟中包含噪声，您必须选择“添加噪声”复选框。

图6：噪声建模与射频块集等效基带库

AWGN模块将整体噪声建模为信噪比。相比之下，块从射频块集等效基带库模型噪声通过添加每个块单独的噪声贡献。对于每个块，使用由提供给该块的噪声参数集确定的适当公式对噪声进行建模。一旦计算出每个块的噪声，就可以建立整个系统的噪声模型。这个整体模型包括每个块在叶栅中的位置(即每个块在叶栅中的位置)。，包括以后各阶段的增益)。

图7：射频损伤的BER与Eb/No图

比较理论，基线和基线与RF损伤模型BER对Eb / No的的曲线图在图7中给出了这是由基于模型的设计方法所提供的便利的一个简单的例子。在过程中的这一点上，可执行的规范已经研制成功。该规范将团队来设计自己的子系统。在RF子系统的情况下，抽象RF块将由分立元件来代替。由于每个RF块中实现，其对系统的设计标准的影响进行评估。

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