【据美国《军用航宇电子》网站2011年11月29日报道】现代机载通信系统必须是可移动的,能在恶劣环境中工作,克服各种主被动干扰,并满足各种任务想定的需求。同时,机载通信系统必需满足互操作性要求的灵活性以及日益增多的多媒体数据流对通信系统的高吞吐量需求。例如,联合战术无线电系统必须能够通过收发器中波形因数的变化发送和接收多种波形。为满足所有这些要求,设计人员必须利用可编程的DSP和FPGA来创建包括软件和硬件在内的系统。要创建,测试和部署这些系统,工程师们需要采用一个新的发展样式,其中重点是创建和测试系统原型样机,从而节约时间和成本。

一、分类视图

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MATLAB各个类别内的产品之间是有相互依赖关系的,所以有时不能单单取消某一个产品的安装。如果不需要这块功能,就全部取消;如果需要一部分,就应该考虑把整个家族都安装上。

   
OFweek通信网2014年10月30日讯
是德科技公司日前发布 Keysight EEsof EDA 5G 基带模型库,能够为 5G
技术研究提供可立即使用的参考信号处理用户专利(IP)设计。借助业界首个 5G
模型库,系统构架和基带物理层(PHY)设计人员可以大幅提升工作效率。

MathWorks 公司的专家Mike Mulligan和Jon
Friedman根据和众多防务企业的客户共事多年的经验,表示开发通信系统有下述5个技巧:

二、字母顺序功能简介

Aerospace
Blockset
Aerospace Blockset
建立在Simulink®基础之上,提供了一系列用于航空器,航天器,导弹和推进运载系统及其子系统建模、集成和仿真的模块。

Aerospace
Toolbox

Antenna
Toolbox

Audio System
Toolbox

Bioinformatics
Toolbox
matlab工具箱中的生物信息学工具箱(bioinformatics
toolbox)功能还算全面,虽然没有什么突出的优点。包含了:蛋白和核酸分析,系统发育分析以及基因芯片分析等功能。

Communications System
Toolbox
Communications
Toolbox提供了一整套的综合工具,可用来设计、分析与仿真数字和模拟通讯系统。工具箱包括100多个MATLAB函数可用于算法的开发、系统分析及设计。适用于诸如无线设备、调制解调器及存储系统的应用程序开发。也可对通讯工程方面的研究及教育起到良好的基础作用。

Computer Vision System
Toolbox

Control System
Toolbox
Control System Toolbox 可完成自动控制系统的建模、分析和设计
。该工具箱中的函数可以实现通用的古典传递函数和现代状态空间控制技术
。利用控制系统工具箱,可对连续时间系统和离散时间系统进行建模、仿真和分析
。可以快速计算和绘制系统的时域响应、频域响应和根轨迹图。

Curve Fitting
Toolbox
Curve Fitting
Toolbox扩展MATLAB环境,集成数据管理,拟合,显示,检验和输入分析过程等功能。所有能通过GUI使用的功能都可以通过命令行来进行

Data Acquisition
Toolbox
Data Acquisition
Toolbox提供了一套完整的工具集,用以对基于PC的数据采集硬件进行控制并与之通讯。本工具箱能让你设定外部采集硬件的参数,将采集的数据写入MATLAB工作区并进行分析。
由于Data Acquisition
Toolbox是基于开放的、可扩展的MATLAB环境,因而它能使你方便地配置自己的采集方案,
充分利用外部硬件设备提供的特点,
并配合运用MATLAB及其它Toolbox强大的分析和可视化功能。

Database
Toolbox
Database
Toolbox提供了同任何支持ODBC/JDBC标准的数据库进行数据交换的能力。利用在工具箱中集成的Visual
Query
Builder工具,无需学习任何SQL语句就可以实现在数据库中查寻数据的功能。这样MATLAB就能够对存储在数据库中的数据进行各种各样的复杂分析。在MATLAB环境中,也可以使用SQL命令来进行如下操作:
对数据库数据进行读、写操作;
应用简单或复杂的条件查询数据库中的内容。

Datafeed
Toolbox
Datafeed Toolbox用于从数据提供商获取实时金融数据。在全球的证券市场中,
即时获得准确的投资信息意味着能做出更好的购买决定,
以及最终获得更高的回报。因此, 五分钟, 十分钟对于大多数人来说不算长,
但是对于一名有数百万美元投资额的投资者来说却是度日如年。正是考虑到这一点,MATLAB开发Datafeed
Toolbox用于获取实时金融数据, 给全球的专业投资者传递最新的企业信息。

DO Qualification Kit (for
DO-178)

DSP System
Toolbox

Econometrics
Toolbox

Embedded
Coder

Filter Design HDL
Coder

Financial Instruments
Toolbox

Financial
Toolbox
Finance Toolbox 提供了一个基于 MATLAB
的财务分析支撑环境,可以完成许多种财务分析统计任务
,从简单的计算到全面的分布式应用。财务工具箱能够用来定价证券,计算收益,分析偏差,
优化业务量。

Fixed-Point
Designer

Fuzzy Logic
Toolbox
Fuzzy Logic
Toolbox提供了一个简单的基于鼠标点击的图形用户界面,使你可以容易地完成模糊逻辑的设计过程。它提供了内置的最新模糊逻辑设计方法,例如模糊群(Fuzzy
Clustering)、模糊自适应神经网络学习(Adaptive Neuro-fuzzy Learning
)。交互式的图形界面使你可以精细地调节系统行为并使之可视化。

Global Optimization
Toolbox

HDL
Coder

HDL
Verifier

IEC Certification Kit (for ISO 26262 and IEC
61508)

Image Acquisition
Toolbox
Image Acquisition
Toolbox扩展MATLAB的强大科学计算能力,允许直接在MATLAB环境下通过工业标准硬件设备获取图像和视频信号。通过该工具箱,可以直接将MATLAB环境同图像采集设备连接起来,预览图像,采集数据,并且利用MATLAB提供的强大数学分析功能完成图形图像的处理。

Image Processing
Toolbox
Image Processing Toolbox
给工程师和科学家提供了一套完整的用于图像处理和分析的函数 。总共超过 200
个图像处理函数,与 MATLAB
的数据分析、算法开发和数据可视化环境集成在一起,使专业人士从耗时的图像处理和操作中解脱出来,你只需花少量的时间于算法编程上,而把大部分时间用于问题的分析处理上。

Instrument Control
Toolbox
Instrument Control
Toolbox提供了在MATLAB中直接访问测试测量仪器设备的能力。MATLAB目前可以从具有GPIB、VXI、TCP/IP或者UDP接口的测试测量仪器设备读取数据,还能够向这些仪器设备发送命令,获取必要的数据,利用MATLAB强大的数据分析功能对数据进行分析。

LTE System
Toolbox

Mapping
Toolbox
Mapping
Toolbox与MATLAB组合提供了一个完整的分析和显示地理信息的环境,其包含了“点一击”以及命令行函数来分析地理数据,进行地图显示,调用外部地图数据源。另外,本工具发货时还配给广泛使用的atlas数据集。

MATLAB

MATLAB
Coder

MATLAB
Compiler
MATLAB Compiler 可以将 M 语言函数文件自动转化产生独立 C/C++ 代码,这些 M
语言函数包含了大多数利用 M 语言开发的 MATLAB
应用程序,其中包括数学、图形和 GUIDE 开发的图形界面等。通过将 MATLAB M
语言函数算法转换为 C 或 C++ 源代码,可以利用 MATLAB
的算法开发速度快的优势,经 Compiler 自动转化代码之后,允许用户将 MATLAB
的已有算法同自己的工程结合起来,有效地加快 MATLAB
应用程序的开发速度和应用程序的运行速度。

MATLAB Compiler
SDK

MATLAB Distributed Computing
Server

MATLAB Report
Generator
MATLAB Report Generator和Simulink Report
Generator能够以多种格式将MATLAB、Simulink、和Stateflow中的模型和数据生成文档,包括HTML、RTF、XML和
SGML格式。你可以自动的对大型的系统进行文档生成,你可以建立可重复使用的、可扩展的模版帮助在各部门之间传递信息。文档中可以包含从MATLAB工作空间得到的任何信息,如数据、变量、函数、MATLAB程序、模型和框图等等。文档甚至可以包含你的M文件或模型所生成的所有的图片。
一共提供了两类文档生成器:
MATLAB Report Generator 提供了核心工具和文档生成工具,从你的 MATLAB M
文件生成文档。
Simulink Report Generator ,在 MATLAB Report Generator
支持下,能够进一步生成 Simulink 和 Stateflow
模型的文档。在下文中两个产品都称之为“报告生成器”。

Model Predictive Control
Toolbox
Model Predictive Control
Toolbox是使用模型预测控制策略的完整工具集,这些技术主要用来解决大规模,多变量过程控制问题,这种过程中对运算量以及受控变量有一定约束,模型预测控制典型地被运用于化工工程以及连续过程控制领域。

Model-Based Calibration
Toolbox
Model-Based Calibration
Toolbox提供了用于复杂传动系统标定的设计工具。工具箱充分利用了MATLAB科学计算环境和Simulink的仿真能力,通过两个强大用户界面-实验设计与统计模型工具(Model
Browser)、标定工具(CAGE
Browser),大大缩短了功率计的测试时间,提高了工程效率,节省了标定时间,从根本上改善了传动系统的性能和可靠性。

Neural Network Toolbox (for Deep
Learning)
Neural Network
Toolbox为工程师和科学家们提供了一个强大的手段,开发、分类和区分数据中的模式(Pattern)。由于需要大量的矩阵运算,MATLAB提供了一个神经框架,快速地实施神经网络并研究它们的行为和应用。
Neural Network
Toolbox全面支持许多常用的网络形式的设计,训练和仿真。从简单的感知器到高级的关联记忆及自组织网络。此工具箱可以用于信号处理,非线性控制和金融建模等领域的应用研究当中。

OPC
Toolbox
OPC
Toolbox通过提供OPC服务器交互的工具扩展了MATLAB和Simulink的应用。用户可以从支持OPC基金会数据访问标准的设备中读取写入和记录OPC数据,例如分布式控制系统、监控系统和PLC系统。该工具箱允许MATLAB和Simulink对OPC服务器或OPC
Toolbox初始化事件作出响应,比如开关机或服务器出错。
过程、制造、化学、能源以及其它连续过程工业领域的工程师可以运用该工具箱将对象数据导入到MATLAB环境中进行分析、可视化、仿真和快速原型算法的开发,从而应用Simulink模型进行在线监测控制和控制器的测试工作(硬件在回路)。
用户可以以MATLAB命令行方式直接运行所有的OPC
Toolbox函数,或者将这些函数与MATLAB用户应用进行集成。同时用户也可以使用图形化界面直接与OPC服务器连接,创建和配置OPC对象,读写和记录数据。

Optimization
Toolbox
Optimization Toolbox
里中使用了对非线性函数求极大、极小值时最广泛使用方法的算法,其对许多应用中的费用指标、可靠性指标及其它性能指标寻优等复杂问题提供强有力的工具。

Parallel Computing
Toolbox

Partial Differential Equation
Toolbox
Partial Differential Equation (PDE)
Toolbox在二维空间和时间域,利用有限元方法研究和解决PDE问题。它提供了命令行函数和图形用户界面,对工程和科学中广泛的实际应用问题如结构力学,电磁学,热传递和扩散等建立数学模型。

Phased Array System
Toolbox

Polyspace Bug
Finder

Polyspace Code
Prover

SimRF
后改为RF Blockset
RF
Blockset是Simulink延伸出得一个模块库,用于对射频滤波器,传输线,放大器和混频器的行为进行建模。它可以帮助用户实现商用的和国防的无线通信系统及其半导体。用户可以在Simulink中验证自己的工作模型,然后将该模型作为可执行的规范,运用第三方的EDA工具进行RF电路的设计。电路设计完成后,用户可以使用RF模块获取工业标准的系统级模型并验证设计是否达到指标。
RF
Blockset允许用户通过网络参数,噪声特性,非线性特性以及数学行为来配置元件。RF
Blockset和RF
Toolbox一起可以在Matlab的Workspace中控制网络参数或者从工业标准格式的文件中读取数据。用户可以对这些模块配置通带频域参数,而RF模块会使用这些参数来建立一个时域等价的基带模型用于快速仿真,并能与其他的Simulink模块兼容。

RF
Toolbox
RF Toolbox 扩展了
MATLAB科学计算环境的能力,它使用函数和图形用户界面(GUI)分析和可视化显示RF元件的行为。用户可以将RF工具箱用于无线通信、雷达和信号完整性分析等领域。
用户通过MATLAB命令行或者RFTool 图形用户界面,可以运行RF
Toolbox中的函数。或者使用自己编写的MATLAB脚本与函数调用工具箱中的函数。此工具箱包括直角坐标图和极坐标图以及Smith图用于数据观察。

Risk Management
Toolbox

Robotics System
Toolbox

Robust Control
Toolbox
Robust Control
Toolbox提供了设计鲁棒控制系统的工具。现实工程系统建模时有建模误差,或者系统动力学不完全清楚,或者系统的参数是变化的。本工具箱中功能强大的算法能让你在考虑一系列系统参数摄动时进行复杂的分析及设计。

Signal Processing
Toolbox
MATLAB 中的 Signal Processing Toolbox
建立在滤波器设计及谱分析的坚实基础上,包含了一系列强有力的工具以利于算法的开发,信号及线性系统分析,多速率信号处理,
滤波器设计及分析 ,本工具箱提供了一个集成的图形界面
,方便用户进行滤波器设计,谱分析,信号浏览等。该工具箱可应用于话音 /
语言处理、通讯,地球物理,实时控制、财务、雷达及生物医学工程。

SimBiology
它是一种可用于在集成的图形环境中建模、仿真和分析生物系统的工具。SimBiology
3 为群体药代动力学 (PK) 的建模和分析提供更直观和灵活的环境。

SimEvents
事件模拟模块组

Simscape
该产品可帮助工程师进行多领域物理系统的建模和仿真,由此进一步扩展了该公司的Simulink®平台。Simscape采用物理网络方法建模,使工程师们可以描述一个系统的物理结构,而不是底层的数学算式。Simscape从模型开始自动构建反映系统行为特性的方程,然后将它们与剩余的Simulink模型整合在一起。

Simscape
Driveline

Simscape
Electronics

Simscape
Fluids

Simscape
Multibody

Simscape Power
Systems

Simulink
Simulink
是一个用于对动态系统进行多域建模和模型设计的平台。它提供了一个交互式图形环境,以及一个自定义模块库,并可针对特定应用加以扩展。

Simulink 3D
Animation

Simulink Code
Inspector

Simulink
Coder

Simulink Control
Design
Simulink Control
Design提供了对非线性模型进行线性分析的能力。利用该工具可以提取近似的线性模型,用于时域响应、频域响应以及零极点等动态特性分析。从而降低了开发线性模型上所需的时间和复杂度。
Simulink Control
Design提供了系统化的方法来设计控制器,这种方法综合考虑了航空航天、汽车、工业设备、电子和工业过程领域问题的复杂性和动态特性。
Simulink Design
Optimization

Simulink Design
Verifier

Simulink Desktop
Real-Time

Simulink PLC
Coder

Simulink
Real-Time

Simulink Report
Generator

Simulink
Test

Simulink Verification and
Validation
Simulink Verification and Validation使用户能够在Simulink 和
Stateflow中,开发基于需求的设计和测试用例,并测算测试覆盖度。用户可以在早期的研究程序中将需求和用户设计及测试用例进行关联来设计流程,同时在模型级别进行测试和生成代码,通过模型覆盖率和建模标准检验来验证你的设计和测试,从而将不适当的需求,不完全的测试和不必要的设计结构暴露出来。

Spreadsheet Link (for Microsoft
Excel)

Stateflow
Stateflow是一个为建模和仿真事件驱动系统的集成的设计工具。Stateflow为嵌入式系统的设计提供了一流的解决方案,包含复杂的逻辑管理。它加入了图形化建模和动态仿真把系统概况和设计结合的更紧密。Stateflow是基于一个传统的状态转移图和控制流程图的结合体。
Stateflow charts能够图形化的表示层次和并行状态和事件驱动的转移。
Stateflow比传统的状态图又新增了控制流图、图形函数、时间操作、直接事件广播和模型对现有代码的支持。
通过 Stateflow,
你可以很快的开发出含有状态转换的事件驱动系统的图示模型,而不需要你掌握有限元状态机原理。
你也可以通过 Stateflow Coder 把你的模型生成高效的嵌入式的 C
代码。这些特性使得 Simulink 和 Stateflow
成为开发嵌入式系统的理想工具,并成功地应用于汽车,宇航,通信等领域。

Statistics and Machine Learning
Toolbox

Symbolic Math
Toolbox
符号数学工具箱将符号数学与变精度运算集成到 MATLAB 中。工具箱将 Waterloo
Maple Software 的 Maple V 内核集成进来。扩展后的工具箱支持全部 Maple
编程和专业库。通过符号数学工具箱, MATLAB
用户可以方便地将数学与符号运算纳入统一的环境当中,并且完全不丧失速度和精度。

System Identification
Toolbox

Trading
Toolbox

Vehicle Network
Toolbox

Vision HDL
Toolbox

金沙4166.com,Wavelet
Toolbox

WLAN System
Toolbox

  是德科技 5G 基带模型库支持广泛的正交和非正交多载波通信系统 5G
候选波形,包括先进 MIMO
和波束赋形信号处理,并且提供发射机和参考接收机建模实例。用户可以非常方便地重新设计实例,以获得最佳性能,并对比候选标准建议。

1.建立一个可执行的系统级模型

  是德科技 EEsof EDA 营销经理 Charles Plott 表示:“全新的 5G
模型库是业界首个同类产品,能够为设计团队提供经济高效的方法以推进 5G
研究,同时适应演进的 5G
标准。客户可以依靠是德科技创新的业务模式,在复杂环境完成探测、验证和集成任务,紧随最新的物理层发展方向,并大幅降低研发成本以及日程和技术风险。”

开发一个现代通信系统的第一步是建立一个系统级模型,该模型能够被仿真用来研究系统设计方案进行方案比较,从而建立对系统能够满足客户需求的信心。系统级模型将由很多组件构成,其中包括:发射波形的详细模型、综合考虑了很多环境和干扰效应的信道模型以及涵盖了射频前端和多种模拟/数字信号处理算法的接收机模型。建立系统级模型的直接好处之一就是使得在射频域开发分析组件的射频工程师和在时间域开发设计的系统架构师和信号处理工程师能够协同工作。

  新的模型库包括源代码、模型、子系统、仿真实例和基础组件,可支持用户使用
Keysight SystemVue
等电子系统级仿真平台快速开发和验证高质量的先进数字调制解调器。信号源代码可以增强用户对算法的信心,并提供独立的自编文档参考程序库,支持系统架构、算法开发人员和基带硬件设计人员快速替换和修改模块与子系统,满足最终产品要求。SystemVue
的集成仿真环境可以让用户应用动态链路级场景研究、实现和验证通信物理层信号处理设计。

2.选择一个透明、灵活的算法开发环境

  W1465 SystemVue System Architect
仿真环境可用于开发创新的研发设计,与 5G 基带探测库结合能够提供:

现代通信系统是建立在一系列现有的算法或知识产权基础上的。如果能够在工作环境中非常容易地再利用各种已有的知识产权,将可以极大地改进设计团队的效率。黑盒阻碍创新,完全重新研究新的替代方案是非常困难的。此外,开发环境应该允许工程师轻松创建测试模式或者输入信号去验证算法是否对信号进行了正确的编码或解码。有效的技术计算环境使得工程师们能够围绕以数据为核心的工作流开展工作。在该环境中,输入信号被产生或读取,输出信号被可视化和分析。其灵活性相对于传统的数据和算法工作流会被分离的环境是一大优势。

  •5G 候选波形技术先进数字信号处理模块

3.研究多种接收机设计方案

  •端到端物理层发射和接收仿真模型

通信标准具体指出了波形要确保互操作性所必须满足的详细需求,这些需求实际上只是针对发射机提出的。通信系统工程师在接收机设计方面面临着更大的设计挑战,也拥有更好的改进整个系统性能的机会。在一个可执行的模型上仿真载波信号和定时同步修复算法使得设计师可以在将设计交付硬件之前研究更多的备选方案。

  •包括空间多路复用、空时编码和多探测方法的 MIMO 通道信令方案

4.确保浮点无缝转换为定点

  •生成参考波形以验证射频电路设计

多数通信系统的设计起初是利用浮点算法开发出来的,未考虑换算和量化。然而许多现代通信系统采用的是的数字硬件。因此,要确保整个系统设计满足需求,必须尽早考虑由定点运算所带来的影响。随着波形的日益复杂以及同一带宽上传输的信息量的日益增多,这一挑战变得越发尖锐,由定点计算量化误差所带来的影响会越来越大。理想的开发环境中,工程师们可以设计程序初期用浮点,然后再转换为定点,防止定点翻译错误被引入却未被发现。

  是德科技 5G项目经理 Roger Nichols
表示:“是德科技提供最全面的设计和测量解决方案,可广泛用于无线研发。我们非常荣幸能够率先推出丰富的
5G
解决方案 ,帮助加快第五代移动无线技术的部署速度。”

5.重复利用可执行模型开展硬件执行和验证

从设计到硬件实现包括执行和验证2个途径,其中执行是由自动生成的C或HDL代码驱动,验证是看硬件的执行是否满足需求。如果一个工程化设计团队已使用上述4个技巧,他们就需采用可以将浮点转换为定点并生成代码的算法模型。现代工具支持从这些模型中产生C
/ C +
+和HDL代码。此外,在仿真环境中被用来研究各种设计方案的测试手段和方法,应能连同可执行的系统级模型被重复用来验证在硬件中执行的设计满足需求。

工程师们要将上述5个秘诀应用于实践,必须利用现代化的工具,如MATLAB和Simulink建立仿真环境。通过仿真环境而不是硬件原型进行方案设计和选择,将可以更有效地开发通信系统。利用MATLAB进行算法评估的DSP工程师可以轻松地将他们的设计转化为定点,并利用系统级的Simulink模型测试设计方案的性能。

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