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MathWorks對Zynq的支持
MathWorks支持基于Zynq的SDR，具體表現在以下四個方面：
1. AD9361 Simulink模型
由于AD9361是一款集成式RF收發器芯片，信號探測和內部工作監控是不太現實的。因此，MathWorks和ADI合作開發了AD9361的SimRF?模型，可對芯片的工作進行仿真，以便客戶能夠真正了解到這其中發生了什么，并知曉在現實中難以重現的不同測試條件下芯片性能如何。SimRF使用相同的基帶或電路包絡模塊 — 比如放大器、混頻器和S-參數模塊 — 提供RF系統設計中的組件庫和仿真引擎。它是適合AD9361 RF收發器建模的有效工具。系統級AD9361捷變RF收發器模型（如圖5所示）精確重現了AD9361的功能，并以MathWorks硬件支持包的形式向用戶提供15。
SimRF模型已在實驗室中經過了功率頻譜測量驗證。不同頻率和功率水平下的收發器噪聲和非線性特性也已識別。然后，這些模型設計為生成相同的特性，并在設計范圍內得到驗證。
采用AD9361收發器SimRF模型后，用戶可以：
預測RF缺陷對測試信號的影響
使用參考音和LTE信號
生成或導入測試向量，并評估非線性、噪聲、增益和相位不平衡、頻譜泄露以及其它RF發送器和接收器缺陷導致的影響
加入干擾信號并評估時域或頻域結果
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圖5. AD9361捷變RF接收器的MathWorks SimRF模型
2. 通信和DSP系統工具箱功能
MathWorks產品 — 比如Communications System Tool-box?16、Signal Processing Toolbox?17、DSP System Toolbox?18和SimRF19 — 具有業界標準算法和應用程序，可進行SDR系統的系統性分析、設計與調諧。所有這些工具均提供了創建高保真SDR模型的途徑，可在進行真實物理部署前用來驗證通信系統的表現和性能。
3. 用于Zynq的Simulink工作流程
MathWorks的MATLAB和Simulink是用于多領域仿真和基于模型設計的環境，非常適合仿真具有通信算法的SDR系統。通信算法調節增益、頻率偏移、時序偏移和其它性能變量，并經常能更好地同步發送器和接收器系統。利用仿真評估通信算法可以有效地確定SDR設計是否合適，判斷其合適后再進行昂貴的硬件測試，從而減少算法開發的時間和成本。圖6給出了設計通信算法的有效工作流程，步驟如下：
使用基于模型的設計環境提供的庫構建精確的SDR模型
仿真系統行為以驗證系統表現是否符合預期
產生C代碼和HDL進行實時測試和實施
利用原型制作硬件測試通信算法
在原型制作硬件上進行仿真和測試后，如果SDR系統的性能證明是令人滿意的，那么在最終生產系統上實施與部署系統也將是安全的。
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圖6. 通信算法設計的工作流程
4. Simulink平臺集成至Zynq SDR套件
一旦SDR系統使用MathWorks的Embedded Coder?20和HDL Coder?21等工具完成了全面的驗證，用戶就可以利用嵌入式編碼器和VHDL或使用HDL編碼器的Verilog來生成C語言代碼，然后將代碼部署到原型制作硬件上進行測試，之后便可進入最終生產系統。此時應指定軟件和硬件實施要求，如定點和時序行為。自動生成代碼有助于縮短從概念到實際系統實施所需的時間，消除手動編程錯誤，確保實際SDR實施與模型相符。圖7給出了在Simulink中進行SDR系統建模并將其轉移到基于Xilinx Zynq SoC的最終生產系統所需的實際步驟。
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圖7. 從仿真到生產的過程
第一步是在Simulink中對SDR系統進行建模和仿真。在這一階段，通信算法被劃分為在軟件中實現的模塊和在可編程邏輯中實現的模塊。劃分和仿真完成后，利用嵌入式編碼器和HDL編碼器將SDR模型轉換為C語言代碼和HDL代碼。基于Zynq的原型制作系統用來驗證通信算法的性能，并且幫助進一步調諧SDR模型，然后轉移到實際生產階段。在生產階段，將自動生成的C代碼和HDL集成到復雜的生產系統框架中。此工作流程確保通信算法在到達生產階段之前經過全面驗證和測試，使得系統魯棒性具有高可信度。Zynq針對嵌入式編碼器和HDL編碼器推出的硬件支持包提供集成式硬件/軟件設計、仿真和驗證框架，將基于模型的設計集成至工作流程中，簡化了Zynq平臺的編程，并實現了快速設計迭代周期，同時有助于盡早檢測和糾正設計以及規格錯誤22。
結論
本文說明了現代SDR系統的要求和趨勢，以及為滿足這些要求和幫助實現更高性能SDR解決方案而由MathWorks、Xilinx和ADI公司帶給市場的工具和系統。通過將MathWorks基于模型的設計和自動生成代碼工具與強大的Xilinx Zynq SoC和ADI集成式RF收發器結合，SDR系統設計、驗證、測試和實現可以比以前更有效率，進而提高無線電系統性能并縮短產品上市時間。ADI的FMCOMMS平臺搭配Avnet Zynq-7000 AP SoC便可提供強大的原型制作環境，供采用MathWorks MATLAB和Simulink的SDR算法設計使用。FMCOMMS平臺帶有一組開源參考設計，旨在為所有希望評估該系統的人士提供一個起點，并且幫助啟動任何新SDR項目。
在本系列的下一篇文章中，我們將進一步深入探討SDR設計過程，回顧自動相關監視廣播 (ADS-B) 信號特性，并解釋如何在MATLAB/Simulink仿真中解碼這些信息。
有關本文中所涉及話題、文檔、視頻和參考設計的更多信息，請查看"參考文獻"部分。
參考文獻
1“什么是軟件定義無線電？”無線創新論壇。
2?基于模型的設計。MathWorks。
3?Zynq-7000 All Programmable SoC。Xilinx。
4?Hill, Tom。“借助MATLAB將電機驅動遷移到Zynq SoC設計中。” Xcell雜志，第87期，2014年第二季度。
5?AD9361。
6?AD9364。
7?“ADI的軟件定義無線電解決方案”。ADI公司。
8?IIO示波器。ADI公司Wiki知識庫。
9?Simulink Libiio。ADI公司Wiki知識庫。
10?什么是Libiio？ADI公司Wiki知識庫。
11?IIO系統對象。ADI公司Wiki知識庫。
12?信標幀接收器示例。ADI公司Wiki知識庫。
13?QPSK發送器和接收器示例。ADI公司Wiki知識庫。
14?LTE發送器和接收器示例。ADI公司。
15?AD9361。
16?“Communications System Toolbox”。MathWorks公司。
17?“Signal Processing Toolbox”。MathWorks公司。
18?“DSP System Toolbox”。MathWorks公司。
19?SimRF。MathWorks公司。
20?“HDL Coder”。MathWorks公司。
21?“Embedded Coder”。MathWorks公司。
22?“Simulink支持Xilinx Zynq”。MathWorks公司。
MATLAB和Simulink是MathWorks公司的注冊商標。
作者：
Di Pu 是ADI公司的系統建模應用工程師，支持軟件定義無線電平臺和系統的設計與開發。她與MathWorks密切合作，共同解決最終客戶的難題。加入ADI公司以前，她曾于2007年獲得中國南京理工大學 (NJUST) 電氣工程本科學位，并在2009和2013年獲得美國馬薩諸塞州伍斯特理工學院 (WPI) 電氣工程碩士和博士學位。她是2013年WPI博士論文西格瑪西研究獎獲得者。
Andrei Cozma 是ADI公司工程設計經理，負責支持系統級參考設計的設計與開發。他擁有工業自動化與信息技術學士學位及電子與電信博士學位。他參與了電機控制、工業自動化、軟件定義無線電和電信等不同行業領域的項目設計與開發。
Tom Hill，Xilinx公司系統發生器產品經理Tom Hill擁有EDA行業超過18年的從業經歷。Hill監管Xilinx DSP目標設計平臺有關的所有產品、戰略和企業營銷活動。Hill最近在AccelChip公司擔任技術營銷經理，負責DSP應用的產品指導和高級設計方法與工具應用。加入AccelChip以前，Hill曾經擔任多款FPGA和ASIC頻率合成工具的產品經理、技術營銷經理、技術營銷工程師和現場應用工程師。Hill的職業生涯始于Allen-Bradley和Lockheed公司，擔任硬件和ASIC設計工程師。Hill擁有克里夫蘭州立大學電氣工程學士學位。
工商網監
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