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 (4)

1 ADS对于通信系统设计仿真的意义 (5)

2 ADS设计仿真软件的优点 (5)

2.1 集成的自顶向下的系统设计 (5)

2.2 灵活的设计环境 (6)

2.3 优化系统架构 (7)

2.4 灵活快速地建立DSP算法 (7)

2.5 快速准确地建立射频模型 (8)

2.6 通过优化得到最佳的系统性能 (8)

2.7 利用已有的用户自定义模型 (8)

2.8 ADS软件与测量仪表连接加快从设计到现实的转变 (9)

2.8.1 据硬件测试建立仿真模型 (9)

2.8.2 尽早进行验证实验，降低系统集成风险 (9)

2.8.3 创建新的测试能力 (9)

2.8.4通信信道，干扰测试 (9)

3 ADS加速B3G/4G通信系统研发 (12)

3.1 ADS具有可以灵活产生各种制式的信号源的能力 (12)

3.2 ADS具有可以仿真MIMO 信道的能力 (12)

3.3 ADS具有仿真空-时(Spacing-time coding)编码性能的能力 (12)

3.4 ADS具有给用户提供Test Bench的能力 (13)

3.5 与仪器的互联 (13)

4 ADS在RF系统设计流程中的地位 (13)

4.1 系统级设计与仿真 (14)

4.1.1 分析并设定RF系统设计指标 (14)

4.1.2 研究并选择恰当的RF拓扑结构 (15)

4.1.3 定义功能模块并进行RF系统性能优化 (15)

4.2 电路级设计与仿真 (15)

4.2.1 研究选择合适的电路拓扑结构 (15)

4.2.2 器件选型与建模 (15)

4.2.3 关键模块设计与电路级仿真 (16)

4.2.4 综合仿真验证RF系统性能 (16)

4.2.5 各独立模块制作与测试 (16)

4.3 集成测试 (16)

4.3.1组合各个单独电路模块 (16)

4.3.2 调试 (16)

4.3.3修改系统指标（如果需要） (17)

4.3.4重新定义项目目标（如果需要） (17)

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对于通信系统设计仿真的意义

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，整个公司也面临着激烈市场竞争，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，越来越多的公司依赖安捷伦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，可以在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，帮助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仿真的同步数据流Ptoemly仿真技术，用于复杂模拟和射频信号仿真的电路包络仿真技术和谐波平衡仿真技术。加上大量的经过验证的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管理仿真和建模的工作。通过ADS 软件设计环境可以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，空间信道可以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，无论是进行系统，还是电路，电磁场设计，工程师都是在同样的设计环境中完成他们的工作，这样使得不同设计任务的工程师可以将他们的设计集成在一起进行设计验证，减少设计的反复。

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 : 结果

从仪器获得真实信号

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影响进行评估。

然而，不对通信系统物理层进行精准的建模，我们很难得到准确的评估。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可以在真实的含有损伤，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。

当系统架构已经确定以后，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帮助设计者调节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软件允许设计者利用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软件已经提供了针对于GSM，CDMA，WCDAM，CDMA2000，TDS －CDMA，WLAN的设计库和信道模型。设计人员可以直接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。