通信系统设计仿真软件

通信系统设计仿真软件Agilent ADS通信系统设计仿真软件安捷伦科技目录插图列表 (3)1 ADS关于通信系统设计仿确实意义 (4)2 ADS设计仿真软件的优点 (4)2.1 集成的自顶向下的系统设计 (4)2.2 灵活的设计环境 (5)2.3 优化系统架构 (5)2.4 灵活快速地建立DSP算法 (6)2.5 快速准确地建立射频模型 (6)2.6 通过优化得到最正确的系统性能 (7)2.7 利用已有的用户自定义模型 (7)2.8 ADS软件与测量外表连接加快从设计到现实的转变 (7)2.8.1 据硬件测试建立仿真模型 (7)2.8.2 尽早进行验证实验，降低系统集成风险 (7)2.8.3 创建新的测试能力 (8)2.8.4通信信道，干扰测试 (8)3 ADS加速B3G/4G通信系统研发 (10)3.1 ADS具有能够灵活产生各种制式的信号源的能力 (10)3.2 ADS具有能够仿真MIMO 信道的能力 (10)3.3 ADS具有仿真空-时(Spacing-time coding)编码性能的能力 (11)3.4 ADS具有给用户提供Test Bench的能力 (11)3.5 与仪器的互联 (11)4 ADS在RF系统设计流程中的地位 (12)4.1 系统级设计与仿真 (12)4.1.1 分析并设定RF系统设计指标 (12)4.1.2 研究并选择恰当的RF拓扑结构 (13)4.1.3 定义功能模块并进行RF系统性能优化 (13)4.2 电路级设计与仿真 (14)4.2.1 研究选择合适的电路拓扑结构 (14)4.2.2 器件选型与建模 (14)4.2.3 关键模块设计与电路级仿真 (14)4.2.4 综合仿真验证RF系统性能 (14)4.2.5 各独立模块制作与测试 (14)4.3 集成测试 (14)4.3.1组合各个单独电路模块 (14)4.3.2 调试 (14)4.3.3修改系统指标〔假如需要〕 (15)4.3.4重新定义项目目标〔假如需要〕 (15)插图列表图1 自顶向下的设计流程图2 据硬件测试建立仿真模型图3尽早进行验证实验，降低系统集成风险图4创新新的测试能力(1)图5创新新的测试能力(2)图6通信信道，干扰测试图7 ADS与仪器互联加快设计流程图8. 射频系统设计流程图9 数字中频RF收发信机结构1 ADS关于通信系统设计仿确实意义当今的通信系统设计工程师遇到更多的设计挑战，除了进一步减小系统的体积和成本同时要更好地进行数字和射频部分指标的分配从而获得更好的系统整体性能。

与此同时，整个公司也面临着猛烈市场竞争，需要提高产品性能，缩短产品上市周期，降低成本。

为了应对这些挑战，越来越多的公司依靠安捷伦ADS 软件，使得他们的通信设计尽早变成现实产品。

2 ADS设计仿真软件的优点2.1 集成的自顶向下的系统设计传统的设计仿真软件往往缺乏全面的技术来开发完整的通信系统。

这是由于当今的通信系统中包括了DSP，模拟和射频，空间传输信道等部分。

设计软件必须能够集成混合信号仿真技术，进行不同部分的混合仿真。

ADS软件的系统仿真提供了通信系统的自顶向下设计和自底向上的验证能力，能够在ADS软件中进行DSP，模拟，射频的单独仿真或进行不同部分的协同仿真，关心设计师提早完成系统设计。

ADS软件独有的专利仿真技术包括：用于DSP仿确实同步数据流Ptoemly仿真技术，用于复杂模拟和射频信号仿确实电路包络仿真技术和谐波平稳仿真技术。

加上大量的通过验证的DSP，模拟，射频行为级模型使得设计流程十分顺畅。

图1给出了一个自顶向下的射频系统设计流程范例。

图1 自顶向下的设计流程2.2 灵活的设计环境ADS 软件的设计环境负责治理仿真和建模的工作。

通过ADS 软件设计环境能够使设计人员的精力集中在自己的设计工作上而并非设计工具。

例如：一个通信系统顶层原理图包括DSP ，模拟，射频，天线，空间信道能够在设计环境中轻松的搭建起来。

ADS 软件会自动地选择不同的仿真技术对系统中不同的部分进行最准确高效的仿真。

这种灵活的设计环境是ADS 软件所有仿真功能共用的平台，不管是进行系统，依旧电路，电磁场设计，工程师差不多上在同样的设计环境中完成他们的工作，如此使得不同设计任务的工程师能够将他们的设计集成在一起进行设计验证，减少设计的反复。

2.3 优化系统架构高效率的系统级设计必须包含多种多样的系统模型来描述真实系统中不同的部分。

例如：无线通信系统中需要射频和DSP 技术来建立在不同传播环境中分析仿真处理的数据系统级射频子系统DSP 浮点或定点晶体管级RTL HDL下变频 数字接收机GMSK 解调射频 前端wire [6:0] M1_B_1_Result; // hpeesof_id : M1.B_1 wire [9:0] M1_B_2_Result; // hpeesof_id : M1.B_2结果从仪器获得真实信号的可靠的无线连接。

为了能够建立最优化的通信系统顶层架构，设计者必须对系统中每一组成部分对整体系统性能阻碍进行评估。

然而，不对通信系统物理层进行精准的建模，我们专门难得到准确的评估。

这种建模包括信道传输模型，射频发射机模型和DSP算法模型。

在ADS软件中，不同的通信系统设计库为设计者带来了符合标准通信协议的DSP算法，射频系统模型库提供了1500多种行为级模拟射频模型。

ADS能够在真实的含有损害，相位噪声和干扰的模拟射频通道中验证设计者自己的算法。

当系统架构差不多确定以后，下一步要进行系统性能的优化。

这需要一个强大的自动优化技术，这种技术应该包含多种统计方法进而获得设计参数和最优的设计。

ADS软件提供的优化功能关心设计者调剂多种多样的模型参数以使系统的性能满足设计者规定的设计目标。

2.4 灵活快速地建立DSP算法不同的通信系统拥有特定的信源编码，信道编码，基带调制等数字信号处理算法。

ADS软件承诺设计者利用ADS软件提供的多种定制和通用算法模型或C 语言、Matlab语言灵活地编写算法并利用ADS Ptolemy 仿真器进行算法仿真。

在DSP算法库中，ADS软件差不多提供了针关于GSM，CDMA，WCDAM，CDMA2000，TDS－CDMA，WLAN的设计库和信道模型。

设计人员能够直截了当调用这些设计库中的算法模型或对其进行修改从而快速的搭建自己完整的信号处理链路。

2.5 快速准确地建立射频模型为了完成一个成功的系统设计，设计者必须考虑系统中射频部分的干扰。

不同与传统的射频系统分析，ADS软件不再是简单地用表格的方式运算出射频系统增益和功率预算，而是对射频子系统进行深入的仿真分析从而尽早地发觉问题所在。

工程师现在利用ADS软件能够精确地分析射频系统中阻抗适配，隔离，谐波，互调，噪声等等对系统的阻碍，同时能够进行并行信号通路或反馈信号通路工作条件下的系统仿真。

2.6 通过优化得到最正确的系统性能为了关心设计者获得最正确的系统设计，ADS提供了一系列功能强大的优化器。

这些优化技术关心设计者调剂不同模型的参数设定使得系统性能满足所要求的指标，例如优化BER，EVM，ACPR等。

优化能够通过连续或者离散取值的方法进行，利用随机，梯度，蒙特卡罗等多种优化算法最终得到优化结果，获到理想的性能。

为关心BER仿真，有一种快速估算算法叫做〝Improved importance sampling〞。

利用这种先进的算法，在对高性能低误码率的系统进行误码率分析时比传统的Monte Carlo算法快100到1000倍。

2.7 利用已有的用户自定义模型专门多时候，设计者依靠专有的行为级模型作为系统中的一部分。

关于专门多公司，开发特有的IP花去了大笔的资金和大量的时刻，这些IP是专门有市场竞争力的产品。

ADS软件提供的模型开发工具能够专门方便得将C或者C++源代码转入到ADS软件中，利用ADS软件的仿真器对其进行仿真分析。

同样在ADS软件中有双向的MATLA界面和集成SPW的工具。

2.8 ADS软件与测量外表连接加快从设计到现实的转变使用软件工具进行仿真设计如何说是产品开发过程中的第一步，软件中设计的电路系统最终依旧要在硬件上实现并使用测试外表进行测试。

如此，软件仿真与硬件测量之间的联系就显得格外重要。

只有软件与测试外表之间流畅的数据传递和通讯才能加快从软件中虚拟电路到真实硬件电路转换。

安捷伦公司的ADS 软件与外表构成的软硬件半实物仿真系统完成了那个工作。

2.8.1 据硬件测试建立仿真模型如图2。

2.8.2 尽早进行验证实验，降低系统集成风险如图3。

2.8.3 创建新的测试能力如图4和图5。

2.8.4通信信道，干扰测试如图6。

图2 据硬件测试建立仿真模型网络分析仪 现成元件在ADS 软件中进行仿真建模测得的S 参数用于仿真模型现存元件 将 ESG/VSA 用于建立仿真模型(特定应用)在仿真中进行设计判定和折衷: ▪ 评估现成的元件在新设计中的应用性能 ▪ 评估原有硬件设计在新设计中性能 ▪ 了解设计返工情形，以关心减少重复设计的次数 ESG 信号发生器.ADSE4440A PSA用ADS 模拟的设计ESG 信号发生器供测试用的硬件信号分析仪利用硬件和仿真模型 进行早期验证. 为了有更好的设计预示能力,仿真与测量之间应有一致的测量算法,将产生意外的可能性减到最小被测件图3尽早进行验证实验，降低系统集成风险图4创新新的测试能力(1)图5创新新的测试能力(2)在ADS 软件中建立特定的专用信号调制模型ESG 信号发生器.被测件信号分析仪当缺乏测试方案时,使用ADS 软件来建立专用射频测试信号和完成特定的测试在仿真中建立信号源的模型在仿真中建立 特定的测试算法在仿真中建立损害的模型使用ADS 软件的连接方案完成BER 测试ESG 信号发生器被测件仿真信号源仿真接收机设计BER 测量896XX VSA参考信号通过被测件的测试信号.sdf 文件借助ADS 软件将测试外表的功能扩展到一些新领域,如BER 测试图6通信信道，干扰测试3 ADS 加速B3G/4G 超宽带通信系统研发3.1 ADS 具有能够灵活产生各种制式的信号源的能力因为Beyond 3G 的信号调制方式及帧结构未定，ADS 能够灵活产生研发中需要的信号源。

专门是现在的Beyond 3G 大多采纳OFDM 技术，ADS 中的generic OFDM models 能够专门方便搭建出具有专门的子载波分配方式的OFDM 信号； 3.2 ADS 具有能够仿真MIMO 信道的能力Beyond 3G 的特点是高速率，MIMO 是提高信道容量的有效方法，MIMO 信道的产生是一个公认的难题。

有了MIMO 信道，我们能够精确地描述天线 的空间特性〔到达角AOA 〔angle-of-arival), 离开角AOD(angle-of-departure)以及方向角的分布(angular spread))，路径的延迟，衰落，多谱勒频移，用户能够仿真这种系统来验证自己 动的发射／接收机的在MIMO 衰落信 道下的分ADS 软件仿真： 发射机模通信信号空间传播模型 〔衰减，时延，多普勒效应等〕 空间噪声模型 信号合成 896XX VSA通过测试外表测得真实的空间干扰。