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MathWorks对Zynq的支持
MathWorks支持基于Zynq的SDR，具体表现在以下四个方面：
1. AD9361 Simulink模型
由于AD9361是一款集成式RF收发器芯片，信号探测和内部工作监控是不太现实的。因此，MathWorks和ADI合作开发了AD9361的SimRF™模型，可对芯片的工作进行仿真，以便客户能够真正了解到这其中发生了什么，并知晓在现实中难以重现的不同测试条件下芯片性能如何。SimRF使用相同的基带或电路包络模块 — 比如放大器、混频器和S-参数模块 — 提供RF系统设计中的组件库和仿真引擎。它是适合AD9361 RF收发器建模的有效工具。系统级AD9361捷变RF收发器模型（如图5所示）精确重现了AD9361的功能，并以MathWorks硬件支持包的形式向用户提供15。
SimRF模型已在实验室中经过了功率频谱测量验证。不同频率和功率水平下的收发器噪声和非线性特性也已识别。然后，这些模型设计为生成相同的特性，并在设计范围内得到验证。
采用AD9361收发器SimRF模型后，用户可以：
预测RF缺陷对测试信号的影响
使用参考音和LTE信号
生成或导入测试向量，并评估非线性、噪声、增益和相位不平衡、频谱泄露以及其它RF发送器和接收器缺陷导致的影响
加入干扰信号并评估时域或频域结果
图5. AD9361捷变RF接收器的MathWorks SimRF模型
2. 通信和DSP系统工具箱功能
MathWorks产品 — 比如Communications System Tool-box™16、Signal Processing Toolbox™17、DSP System Toolbox™18和SimRF19 — 具有业界标准算法和应用程序，可进行SDR系统的系统性分析、设计与调谐。所有这些工具均提供了创建高保真SDR模型的途径，可在进行真实物理部署前用来验证通信系统的表现和性能。
3. 用于Zynq的Simulink工作流程
MathWorks的MATLAB和Simulink是用于多领域仿真和基于模型设计的环境，非常适合仿真具有通信算法的SDR系统。通信算法调节增益、频率偏移、时序偏移和其它性能变量，并经常能更好地同步发送器和接收器系统。利用仿真评估通信算法可以有效地确定SDR设计是否合适，判断其合适后再进行昂贵的硬件测试，从而减少算法开发的时间和成本。图6给出了设计通信算法的有效工作流程，步骤如下：
使用基于模型的设计环境提供的库构建精确的SDR模型
仿真系统行为以验证系统表现是否符合预期
产生C代码和HDL进行实时测试和实施
利用原型制作硬件测试通信算法
在原型制作硬件上进行仿真和测试后，如果SDR系统的性能证明是令人满意的，那么在最终生产系统上实施与部署系统也将是安全的。
图6. 通信算法设计的工作流程
4. Simulink平台集成至Zynq SDR套件
一旦SDR系统使用MathWorks的Embedded Coder®20和HDL Coder™21等工具完成了全面的验证，用户就可以利用嵌入式编码器和VHDL或使用HDL编码器的Verilog来生成C语言代码，然后将代码部署到原型制作硬件上进行测试，之后便可进入最终生产系统。此时应指定软件和硬件实施要求，如定点和时序行为。自动生成代码有助于缩短从概念到实际系统实施所需的时间，消除手动编程错误，确保实际SDR实施与模型相符。图7给出了在Simulink中进行SDR系统建模并将其转移到基于Xilinx Zynq SoC的最终生产系统所需的实际步骤。
图7. 从仿真到生产的过程
第一步是在Simulink中对SDR系统进行建模和仿真。在这一阶段，通信算法被划分为在软件中实现的模块和在可编程逻辑中实现的模块。划分和仿真完成后，利用嵌入式编码器和HDL编码器将SDR模型转换为C语言代码和HDL代码。基于Zynq的原型制作系统用来验证通信算法的性能，并且帮助进一步调谐SDR模型，然后转移到实际生产阶段。在生产阶段，将自动生成的C代码和HDL集成到复杂的生产系统框架中。此工作流程确保通信算法在到达生产阶段之前经过全面验证和测试，使得系统鲁棒性具有高可信度。Zynq针对嵌入式编码器和HDL编码器推出的硬件支持包提供集成式硬件/软件设计、仿真和验证框架，将基于模型的设计集成至工作流程中，简化了Zynq平台的编程，并实现了快速设计迭代周期，同时有助于尽早检测和纠正设计以及规格错误22。
结论
本文说明了现代SDR系统的要求和趋势，以及为满足这些要求和帮助实现更高性能SDR解决方案而由MathWorks、Xilinx和ADI公司带给市场的工具和系统。通过将MathWorks基于模型的设计和自动生成代码工具与强大的Xilinx Zynq SoC和ADI集成式RF收发器结合，SDR系统设计、验证、测试和实现可以比以前更有效率，进而提高无线电系统性能并缩短产品上市时间。ADI的FMCOMMS平台搭配Avnet Zynq-7000 AP SoC便可提供强大的原型制作环境，供采用MathWorks MATLAB和Simulink的SDR算法设计使用。FMCOMMS平台带有一组开源参考设计，旨在为所有希望评估该系统的人士提供一个起点，并且帮助启动任何新SDR项目。
在本系列的下一篇文章中，我们将进一步深入探讨SDR设计过程，回顾自动相关监视广播 (ADS-B) 信号特性，并解释如何在MATLAB/Simulink仿真中解码这些信息。
有关本文中所涉及话题、文档、视频和参考设计的更多信息，请查看"参考文献"部分。
参考文献
1“什么是软件定义无线电？”无线创新论坛。
2 基于模型的设计。MathWorks。
3 Zynq-7000 All Programmable SoC。Xilinx。
4 Hill, Tom。“借助MATLAB将电机驱动迁移到Zynq SoC设计中。” Xcell杂志，第87期，2014年第二季度。
5 AD9361。
6 AD9364。
7 “ADI的软件定义无线电解决方案”。ADI公司。
8 IIO示波器。ADI公司Wiki知识库。
9 Simulink Libiio。ADI公司Wiki知识库。
10 什么是Libiio？ADI公司Wiki知识库。
11 IIO系统对象。ADI公司Wiki知识库。
12 信标帧接收器示例。ADI公司Wiki知识库。
13 QPSK发送器和接收器示例。ADI公司Wiki知识库。
14 LTE发送器和接收器示例。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公司的注册商标。
作者：
Di Pu 是ADI公司的系统建模应用工程师，支持软件定义无线电平台和系统的设计与开发。她与MathWorks密切合作，共同解决最终客户的难题。加入ADI公司以前，她曾于2007年获得中国南京理工大学 (NJUST) 电气工程本科学位，并在2009和2013年获得美国马萨诸塞州伍斯特理工学院 (WPI) 电气工程硕士和博士学位。她是2013年WPI博士论文西格玛西研究奖获得者。
Andrei Cozma 是ADI公司工程设计经理，负责支持系统级参考设计的设计与开发。他拥有工业自动化与信息技术学士学位及电子与电信博士学位。他参与了电机控制、工业自动化、软件定义无线电和电信等不同行业领域的项目设计与开发。
Tom Hill，Xilinx公司系统发生器产品经理Tom Hill拥有EDA行业超过18年的从业经历。Hill监管Xilinx DSP目标设计平台有关的所有产品、战略和企业营销活动。Hill最近在AccelChip公司担任技术营销经理，负责DSP应用的产品指导和高级设计方法与工具应用。加入AccelChip以前，Hill曾经担任多款FPGA和ASIC频率合成工具的产品经理、技术营销经理、技术营销工程师和现场应用工程师。Hill的职业生涯始于Allen-Bradley和Lockheed公司，担任硬件和ASIC设计工程师。Hill拥有克里夫兰州立大学电气工程学士学位。
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