4--Virtual-Radar雷达系统级仿真2013

Page1系统级仿真流程AgilentEEsofEDA安捷伦雷达电讯数字化样机方案王铮博士•安捷伦对雷达电讯数字化样机的认识•SystemVue软件系统介绍•基于SystemVue的雷达系统设计•SystemVue的企业级应用VirtualRadarDesignPlatformbasedonSystemVue安捷伦对雷达电讯数字化样机的认识Page3TypicalDesignOrganization1010101101100010110001104AgilentRestrictedScenarios/EWEnvironmentTargets,Dopplershift,Clutter,Noise,FadingJammers/EW,interference,RF/AnalogModelingRFImpairmentsPhasenoiseEMAntennaDSPAlgorithmModelingMATLAB.m.C++,FixedPoint,HDL/FPGAHIL,regressionscripts,ServerfarmsWidebandTestEquipmentRFSources&AnalyzersAWG&DigitizersScopes,Logic,Modular4雷达系统设计面临的挑战①HowtoVerifyComplexDSPalgorithmsuchasDBF?②Realistichardware-basedscenarioanalysisisreallyveryexpensive!③Difficulttoevaluatemultifunctionsystemandit’sinterference.④DifficulttohandlewithWidebandApertures,LinearAmplifiers,Channelizers⑥Systemintegrationandtestoccurstoolateinthedesignprocess⑤WidebandSignalGenerationandinterferenceanalysisisdifficult!传统的设计流程和限制Page5系统总体设计和指标规划DSP分系统RF分系统系统集成测试天线分系统在系统设计阶段，缺乏验证手段，缺乏分系统之间的协同设计数字化样机建设的目的•实现自顶向下的设计，自下向上的验证；•增加分系统部门设计师之间的协同设计及验证；•有助于系统总师考虑分系统之间的相互影响，合理进行指标分配；•有助于系统总师在设计各个阶段充分评估系统性能；•有助于科研成果的积累和重用•有助于新体制雷达原理样机的研制Page67AgilentRestricted适合雷达系统工程师的EDA/ESL仿真工具1.基于模型的和可视化的仿真环境2.支持RF/DSP混合信号仿真3.开放的设计和验证环境4.有利于快速指标分配5.有利于DSP算法在系统中的早期验证8AgilentRestricted安捷伦雷达电讯数字化三级样机设计流程8•使用用户自定义IP（算法），SV雷达模型库模型，射频行为级模型，目标模型，杂波模型完成雷达系统级建模，进行雷达系统在各种场景下的仿真，验证雷达系统整机性能，各种工作模式下的效能评估，验证关键算法。系统建模，雷达系统场景仿真•基于第一级仿真分析结果，使用精确射频系统模型、数字信号处理定点算法模型完成雷达发射机、接收机、信号处理单元的精细化建模，进行雷达分系统仿真，合理分配指标，完成系统优化。分机建模，雷达分系统指标划分（指对于雷达发射机和接收机的仿真）•基于第二级指标分配的结果，进行射频单元的电路设计。使用真实元器件模型，传输线模型，无源电路模型搭建实际射频微波单元电路和组件，完成单元电路设计仿真，输出电路加工文件电路建模，单元部件设计安捷伦提出的基于SystemVue的数字化雷达设计平台Simulatethewholeradarsystemwithmodel-based,RF&DSPmixedsignalsimulationtechnology如何衡量一个系统级仿真平台快不快准不准Page10SystemVue软件系统介绍Page11TypicalDesignOrganization101010110110001011000110集成的自顶向下的系统仿真覆盖从模拟域到数字域的全系统仿真“DiscoveringSystemVue”AgilentEEsofEDAPage12比特流文件FPGA综合FPGA目标真实硬件数据流仿真.m/C++算法HDL代码用户IP算法C++,.m系统设计RF架构基带设计物理层参考设计测试，分析VSA软件FlexDCA软件数字比特，调制载波MXG/ESG矢量信号分析仪Infiniium示波器逻辑分析仪MXA/PXA矢量信号分析宽带任意波发生器射频传感器HDL仿真器仿真硬件生成与目标无关的HDL代码统一的系统建模、仿真和验证架构“DiscoveringSystemVue”AgilentEEsofEDAPage13C++目标流程设计综合目标处理器IDE/工具实现(S/W应用)实现(定制硬件)实现(目标S/W)电子(电路)设计物理层设计封装/流片通用嵌入式系统开放的算法建模接口:math/MATLAB™,C++,HDL物理层系统集成和验证支持多域模型的设计框架主流EDA流程定点VHDL/VerilogANSI-C或C++射频EDA流程基于FPGA/ASIC的嵌入式系统基于DSP的嵌入式系统设计指标及测试平台射频系统使用软件，射频/基带硬件，仿真和测试的组合完成可工作的物理层设计测试直接与MATLABTM集成•在SystemVue建模环境中可以方便地直接调用MATLAB.•扩展SystemVue原生数学语言解释器，支持全部MATLAB语法和功能•MATLAB可通过SystemVue获得额外的射频建模，射频、物理层仿真及测试能力•SystemVue用户可以获得更多的IP算法，可视化显示及编译功能SystemVue公式编辑境中共享MATLAB代码MATLAB是MathWorks公司的注册商标C++代码生成模块(CodeGenerator)提供与标准设计流程的连接•SystemVue通过代码生成连接到其它设计流程中-用于企业级工具流程-硬件产生-验证•连接到军用通信SCA兼容的软件无线电流程中虚拟平台PrismTechSpectraCX•功能验证•应用软件开发嵌入式硬件设计模型输出连接到•AgilentADS和GG•MATLAB和Simulink•IBISAMISerDes模型•其它平台硬件设计:FPGA快速算法原型实现子系统建模:使用定点模型库,相应的用户定点模型或者HDL生成，查看VHDL/Verilog分析和优化定点算法性能IsSigned=SignedIntegerWordlength=10Wordlength=24OutputPrecisionMode=UserDefinedM2{MpyFxp@FxpModels}IsSigned=SignedIntegerWordlength=10Wordlength=24OutputPrecisionMode=UserDefinedA2{AddFxp@FxpModels}D1{DelayFxp@FxpModels}SaturationBits=0Overflow=WRAPQuantization=TRNIsSigned=UnsignedIntegerWordlength=10Wordlength=10F2{FxpToFxp@FxpModels}Table(n)IsSigned=SignedIntegerWordlength=10Wordlength=10L1{LookUpTableFxp@FxpModels}128IsSigned=SignedIntegerWordlength=10Wordlength=24OutputPrecisionMode=UserDefinedValue=128C3{ConstFxp@FxpModels}76IsSigned=SignedIntegerWordlength=10Wordlength=24OutputPrecisionMode=UserDefinedValue=76C2{ConstFxp@FxpModels}IsSigned=SignedIntegerWordlength=10Wordlength=24OutputPrecisionMode=UserDefinedA1{AddFxp@FxpModels}Bus=NODataType=AnyTypedp2{DATAPORT}Bus=NODataType=AnyTypedp1{DATAPORT}HardwareClockRate=8e+6[Sample_Rate*80]CodeGeneration=VHDLC1{ControllerFxp@FxpModels}在SystemVue中直接进行仪表连接虚拟真实场景用于早期算法/硬件验证射频信号分析仪逻辑分析仪,示波器VSA软件选项:将信号回传到SystemVue测试软件接收机IP基于标准的IP参考模型衰落，噪声和干扰基带模式生成基带任意波仿真器射频信号源从SystemVue中下载SystemVue雷达库射频发生器射频接收机基带DSP/FPGA测试硬件被测件射频系统设计包专为系统架构设计使用的射频系统建模应用–使用射频仿真器进行仿真，在每个模块节点处给出直流到微波频段的连续频谱–跟踪每个杂波、噪声贡献，失配及泄露路径的起源和传播路径–方便绘制预算图和交调频谱–交互式界面，使用户可以丢弃表格工具然后在系统级数据流仿真中直接使用Spectrasys–连续频谱仿真器RFLink–在系统架构设计中直接使用Spectrasys或者射频设计流程中的射频IP直接拖入数据流建模环境快速，方便，自动，基于模型的连接捕捉射频效应用于数据流仿真:-随功率、频率变化-宽带噪声谱密度-由上/下变频引起的频谱翻转充分体验射频设计流程带来的系统性能，无需增加更多的开销在系统级中使用模拟X-Parameter模型以最小的开销，填补系统级仿真高保真的要求X-parameters模型包含非线性物理效应–可靠的非线性射频性能，可包含扫描功率，偏置，频率和其它参数–基于安捷伦PNA-X非线性网络分析仪或ADS软件直接进行模型抽取，真正的模拟电路模型–“RFLink”功能使数据流仿真使用高精度模型的同时保证快速针对非射频工程师---“无需为射频苦恼”–基带数字信号处理团队无需射频知识或工具–方便，精确，可移植，保护射频IPSystemVue和ADS的直接协同仿真SystemVueADS“DiscoveringSystemVue”AgilentEEsofEDAPage21SystemVue高性能计算能力•支持多核多线程仿真•支持GPU的加速仿真•支持FPGA/HIL的加速仿真•支持多机集群分布式仿真“DiscoveringSystemVue”AgilentEEsofEDAPage22基于SystemVue的数字化样机设计Page23TypicalDesignOrganization101010110110001011000110RF/DSP混合仿真---一级射频模型（粗颗粒度）•使用SystemVue提供的理想射频模型。•在一级数字样机仿真中，需要总体设计师、分机设计师和算法设计师进行协作，确定对系统影响较大的射频指标。RF/DSP混合仿真---二级射频模型（较细颗粒度）通过仿真定量了解分系统中关键模块性能对整机指标的影响，分析系统对单机电路性能的敏感度，明确单元电路的参数性能及可接受偏差范围。RF/DSP混合仿真---三级射频模型（细颗粒度）Page26射频子电路调用ADS中生成的S参数及X参数模型•扩展测试仪表的内置测试功能•扩展新的测试方案数字化设计仿真平台数字测试中频测试微波射频测试系统测试验证平台仿真设计快速验证测试被测件激励分析软件和仪表的连接功能形成半实物仿真系统•Better