基于R&S矢量源及信號分析儀的無(wú)線(xiàn)系統仿真及設計方案

　　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(wú)線(xiàn)系統的通用仿真平臺，完成從天線(xiàn)設計、射頻電路與系統仿真、頻率合成仿真、基帶信號處理等全系統仿真任務(wù)。同時(shí)利用儀表測試的準確性，在設計的不同階段，對于從天線(xiàn)到射頻到基帶、從模擬到射頻的系統和模塊進(jìn)行測試，以?xún)?yōu)化系統設計，滿(mǎn)足研發(fā)和測試人員的多方面需求。

　　無(wú)線(xiàn)系統設計流程

　　在整個(gè)無(wú)線(xiàn)通信系統的研發(fā)中，我們采用自上而下的方式。第一步是系統級設計：對系統進(jìn)行論證和分析，對系統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(lái)實(shí)現，哪些功能用軟件實(shí)現做好規劃。第二步是電路級設計，也可稱(chēng)為子系統設計：在此會(huì )把整個(gè)系統分為幾個(gè)有機的模塊，對分模塊進(jìn)行設計，針對每一個(gè)模塊進(jìn)行精心設計，如果有的模塊仍然比較復雜，還可對該模塊進(jìn)行細分。模塊設計完成以后，第三步是產(chǎn)品的硬件系統設計：對模塊和子系統進(jìn)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準確性的前提下，完成系統集成和總體測試，觀(guān)察是否完成預期的目標；如果仿真出現問(wèn)題，就需要重復修改設計，直至通過(guò)。最后，在形成產(chǎn)品之前，進(jìn)行必要的設備批準和生產(chǎn)，以此完成產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)過(guò)程(圖1)。

　　從系統設計流程可以看出，為了節省設計周期，應該盡早的引入測試環(huán)節，這樣可以保證整個(gè)系統的準確性。

圖1：自上而下的設計流程框圖。

　　仿真系統

　　對于雷達和通信等無(wú)線(xiàn)系統，按其功能通?？煞譃閹讉€(gè)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(wú)線(xiàn)電的概念提出來(lái)以后，所有的基帶處理都可以在通用的DSP和大規?？删幊踢壿嬈骷蠈?shí)現。但是，在系統設計之初，必須確定系統的各類(lèi)參數和工作模式，軟件算法實(shí)現的可行性，因此有必要進(jìn)行系統各模塊的仿真和全系統仿真?，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(wú)線(xiàn)通信系統的設計和仿真，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(wú)二的AWR高頻設計平臺，結合開(kāi)放式設計環(huán)境和先進(jìn)的統一數據模型，實(shí)現了前所未有的開(kāi)放性和交互性，不僅便于使用，還能順應設計過(guò)程中每個(gè)階段的需要來(lái)整合業(yè)界最佳工具。面向對象的統一資料庫與電路圖、模擬資料和布局資料實(shí)現自動(dòng)同步，提供設計人員所需的一切資料。一個(gè)方案的從構思經(jīng)仿真直接進(jìn)入實(shí)際操作，全部都在一個(gè)平臺即可完成。該產(chǎn)品的最新版本將繼續協(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的套件。VSS不僅可以用于系統級的各種通信系統的結構設計，可以對系統中采用MWO、Matlab、C＋＋完成的各個(gè)模塊進(jìn)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(gè)基礎元件，設計出正確的系統架構并確定適當的規格(圖2)。

圖2：基于MWO和VSS的系統設計框圖。

　　測試系統

　　對于整個(gè)無(wú)線(xiàn)系統而言，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(gè)設計階段進(jìn)行驗證。無(wú)論從基帶和射頻的角度，還是從模擬到數字的角度來(lái)看：現有的測試系統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具有的多樣性特點(diǎn)，測試系統提供的接口需要盡可能地靈活以滿(mǎn)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(mǎn)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(guò)實(shí)時(shí)或者ARB的方式產(chǎn)生所需的測試數據，同時(shí)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(jìn)行不同的配置以滿(mǎn)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(wú)線(xiàn)系統中的不同鏈路模塊進(jìn)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(mǎn)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(guò)解調選件、矢量分析選件或內置的移動(dòng)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(jìn)行分別測試，還可以完成相應的數據采集功能，以方便在后續進(jìn)行數據處理(圖3)。