第三章  MATLAB仿真通信系統(tǒng)

在本章中，我們介紹了MATLAB中與通信系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)、建模、仿真、實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證相關(guān)的一些功能。我們?cè)噲D回答以下問(wèn)題：MATLAB，一種高級(jí)編程語(yǔ)言，一個(gè)擁有大量軟件工具箱的設(shè)計(jì)和仿真環(huán)境，如何幫助學(xué)者和實(shí)踐者開(kāi)發(fā)移動(dòng)和無(wú)線系統(tǒng)？

3.1 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工作流

為了回答這個(gè)問(wèn)題，我們回顧了開(kāi)發(fā)的多個(gè)階段：從早期研究和算法設(shè)計(jì)到將單個(gè)算法集成到原型系統(tǒng)模型中，到使用系統(tǒng)按預(yù)期工作的仿真進(jìn)行驗(yàn)證，到檢查系統(tǒng)是否可實(shí)現(xiàn)，到對(duì)其資源消耗、內(nèi)存、復(fù)雜度等進(jìn)行編碼，將設(shè)計(jì)編碼為軟件或硬件實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)前的步驟——即系統(tǒng)級(jí)資源評(píng)估——需要某種形式的用于系統(tǒng)級(jí)仿真的軟件編碼。它還包括將數(shù)據(jù)類型和內(nèi)存等實(shí)際約束與復(fù)雜性權(quán)衡相結(jié)合。此系統(tǒng)級(jí)代碼可用作硬件實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，目的是集成足夠的細(xì)節(jié)，使得實(shí)現(xiàn)者的任務(wù)成為創(chuàng)建軟件仿真的位精確模型，作為用于在數(shù)字信號(hào)處理器上實(shí)現(xiàn)的匯編代碼。用于在現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)或?qū)Ｓ眉�成電�?ASIC)數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)或硬件描述語(yǔ)言(HDL)代碼。在整個(gè)過(guò)程中，我們必須不斷監(jiān)測(cè)新的細(xì)節(jié)，因?yàn)樗鼈儽惶砑拥侥Ｐ�，以確保精心設(shè)計(jì)的仍然滿足在研究和開(kāi)發(fā)水平提出的要求。

3.2 挑戰(zhàn)和能力

當(dāng)我們從一個(gè)典型的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范開(kāi)始，直到我們實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)時(shí)，我們面臨許多挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)包括：

• 從基于文本的解釋的規(guī)范轉(zhuǎn)換為可作為實(shí)現(xiàn)藍(lán)圖的軟件模型；

• 為標(biāo)準(zhǔn)提供靈活性的接收機(jī)操作引入創(chuàng)新的專有算法；

• 執(zhí)行軟件模型以執(zhí)行動(dòng)態(tài)系統(tǒng)級(jí)性能評(píng)估；

• 加速處理大型數(shù)據(jù)集的模擬；

• 解決執(zhí)行工作流中的缺陷。

Matlab及其工具箱可以幫助解決這些挑戰(zhàn)。

• 數(shù)字信號(hào)處理和高級(jí)線性代數(shù)作為L(zhǎng)TE（長(zhǎng)期進(jìn)化）標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)，構(gòu)成了MATLAB語(yǔ)言的核心能力。標(biāo)準(zhǔn)的組成可以用一系列MATLAB程序逐漸直觀地合成；

• 通信系統(tǒng)工具箱為通信系統(tǒng)模型的構(gòu)建提供了隨時(shí)可用的MATLAB工具。通過(guò)超過(guò)100種用于調(diào)制、信道建模、糾錯(cuò)、MIMO（多輸入多輸出）技術(shù)、均衡器等的算法，工具箱允許我們專注于通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)而不是軟件工程。它還包括許多基于標(biāo)準(zhǔn)的示例，以便允許快速啟動(dòng)；

• Matlab和Simulink是動(dòng)態(tài)和大規(guī)模仿真的理想環(huán)境；

• Matlab使模擬加速；

• Matlab允許實(shí)現(xiàn)工作流間隙，使用：

Matlab到C/C++和HDL（硬件描述語(yǔ)言）代碼生成的自動(dòng)生成；

硬件反饋的驗(yàn)證。

我們可以將這些能力分為四類：算法開(kāi)發(fā)、建模和仿真、模擬加速和實(shí)現(xiàn)路徑。在本章中，在簡(jiǎn)要介紹了作為核心產(chǎn)品的MATLAB和Simulink之后，我們將介紹三類能力：

• 建模和仿真工具

• 加速模擬速度的工具
  

• 實(shí)現(xiàn)路徑的工具

包括各種工具箱在內(nèi)的建模和仿真能力使得用戶能夠創(chuàng)建包括無(wú)線和移動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)在內(nèi)的通信標(biāo)準(zhǔn)的仿真模型。運(yùn)行這些仿真模型使設(shè)計(jì)者能夠評(píng)估整個(gè)系統(tǒng)和各個(gè)算法的性能，并確定信道退化和其他實(shí)時(shí)條件的影響。

3.3 重點(diǎn)關(guān)注

本書(shū)的重點(diǎn)是用MATLAB程序?yàn)長(zhǎng)TE PHY（物理層）建模。例如，我們只討論在FDD（頻分雙工）模式下LTE標(biāo)準(zhǔn)的建模和仿真。沒(méi)有任何損失的通用性和MATLAB代碼的一些修改，讀者可以采用我們的MATLAB程序TDD（時(shí)分雙工）模式。我們將不涉及與控制平面處理、漫游或隨機(jī)接入或多媒體廣播幀相關(guān)的主題，也不涉及與多播模式或多用戶MIMO有關(guān)的詳細(xì)MATLAB程序。我們將重點(diǎn)放在一個(gè)通用的場(chǎng)景中，其中移動(dòng)單元被分配給小區(qū)，并且我們完全詳細(xì)地描述用戶平面數(shù)據(jù)處理。

3.4 方法

從LTE的最簡(jiǎn)單組件（即調(diào)制器）開(kāi)始，我們將創(chuàng)建一系列MATLAB程序，逐步向信號(hào)處理鏈添加其他組件，如加擾和信道編碼。在每個(gè)階段，我們將計(jì)算性能度量，如誤碼率（BER），以確保組件組合在MATLAB中得到適當(dāng)?shù)慕�模。我們將繼續(xù)這個(gè)過(guò)程，并開(kāi)發(fā)MATLAB程序來(lái)模擬標(biāo)準(zhǔn)中指定的OFDM和MIMO操作。這樣，我們還將生成多個(gè)子函數(shù)，幫助將模型與LTE標(biāo)準(zhǔn)相匹配。在這個(gè)過(guò)程的最后，我們將用MATLAB程序和Simulink模型來(lái)表示LTE標(biāo)準(zhǔn)的各種下行鏈路模式的重要信號(hào)處理操作。

3.5 MATLAB仿真物理層模型

在這本書(shū)中，我們將迭代地、系統(tǒng)地在MATLAB中建立LTE PHY的下行鏈路傳輸?shù)谋匾�組件。然而，受限于本書(shū)的大小，我們必須有選擇性強(qiáng)調(diào)部分細(xì)節(jié)。迭代和漸進(jìn)設(shè)計(jì)的思想比遵守標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的所有參數(shù)和細(xì)節(jié)更有益。正如本書(shū)的標(biāo)題所證明的那樣，我們的目標(biāo)是通過(guò)利用可以在MATLAB中執(zhí)行的軟件程序來(lái)增強(qiáng)對(duì)LTE的技術(shù)討論，從而建立對(duì)LTE的理解。運(yùn)行和執(zhí)行軟件并模擬系統(tǒng)的能力為理解水平增加了另一個(gè)維度。接下來(lái)，我們將重點(diǎn)介紹幫助用戶建模、仿真、原型和在MATLAB中實(shí)現(xiàn)無(wú)線系統(tǒng)的各種產(chǎn)品。

3.6 MATLAB

MATLAB是一種廣泛使用的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，用于算法開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)分析、可視化和數(shù)值計(jì)算。如果說(shuō)大量的技術(shù)論文和出版物都提到了這一點(diǎn)，那么MATLAB在通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中有著悠久的歷史，并且被學(xué)術(shù)界和實(shí)踐界所使用。它讓設(shè)計(jì)者專注于算法而不是低級(jí)編程。它的許多特性和能力非常適合于對(duì)無(wú)線系統(tǒng)進(jìn)行建模：

• 它有一個(gè)符合科學(xué)探索性質(zhì)的交互式程序和環(huán)境；

• 它提供對(duì)數(shù)據(jù)和算法的無(wú)縫訪問(wèn)；

• 它有用于可視化、算法開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)分析的工具。

矩陣作為基本數(shù)據(jù)類型：Matlab中的基本數(shù)據(jù)類型是矩陣。由于通信系統(tǒng)中使用的大多數(shù)算法是基于數(shù)據(jù)塊或基于幀的處理，所以在MATLAB中表達(dá)這些算法是很自然的。這意味著以矩陣形式表示的數(shù)學(xué)公式在MATLAB中立即表達(dá)。例如，在MIMO系統(tǒng)中，接收和發(fā)送數(shù)據(jù)之間的關(guān)系由y=Ax+n形式的線性方程組來(lái)表示，這種關(guān)系可以用一行MATLAB代碼來(lái)表示。將其與代表相同算法的典型C代碼進(jìn)行比較，這將看起來(lái)像一個(gè)雙循環(huán)。

線性代數(shù)和傅立葉分析：MATLAB包含數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)和工程功能，支持所有常見(jiàn)的工程和科學(xué)操作。這些函數(shù)是由數(shù)學(xué)專家開(kāi)發(fā)的，是Matlab語(yǔ)言的基礎(chǔ)。核心數(shù)學(xué)函數(shù)使用LAPACK和BLAS線性代數(shù)子程序庫(kù)和FFTW離散傅里葉變換庫(kù)。線性代數(shù)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、傅立葉分析、濾波、優(yōu)化和數(shù)值積分等數(shù)學(xué)函數(shù)在MATLAB中實(shí)現(xiàn)為快速準(zhǔn)確的函數(shù)。

可視化用于設(shè)計(jì)驗(yàn)證：可視化工程和科學(xué)數(shù)據(jù)所需的大多數(shù)圖形特征在MATLAB中可用。這些功能包括2D和3D繪圖功能、3D體可視化功能、用于交互式創(chuàng)建繪圖的工具以及將結(jié)果導(dǎo)出到所有流行的圖形格式。情節(jié)可以通過(guò)多種方法來(lái)定制。

復(fù)數(shù)和一系列數(shù)據(jù)類型：通信系統(tǒng)的模擬依賴于大量使用復(fù)數(shù)和隨機(jī)數(shù)發(fā)生器。Matlab使您能夠在廣泛的數(shù)據(jù)類型上執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算，包括雙倍、單數(shù)和整數(shù)。MATLAB還具有隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的優(yōu)化功能。諸如randn(用正態(tài)分布對(duì)隨機(jī)數(shù)建模)、rand(用于均勻分布)和randi(用于離散整數(shù)隨機(jī)分布)之類的函數(shù)在周期性和效率方面都有良好的性質(zhì)[1]。

3.7 MATLAB工具箱

MATLAB的附加軟件工具稱為工具箱。這些提供專門的數(shù)學(xué)功能，包括信號(hào)處理和通信領(lǐng)域。他們補(bǔ)充核心MATLAB庫(kù)和提供應(yīng)用程序特定的功能和目標(biāo)，加快構(gòu)建算法和系統(tǒng)建模過(guò)程。這些算法的積木使用戶能夠?qū)Ｗ⒂谒麄兊膶�業(yè)領(lǐng)域而不是改造和實(shí)施的基礎(chǔ)。

四系統(tǒng)工具箱–DSP系統(tǒng)工具箱[2]，實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)[3]，相控陣系統(tǒng)工具箱[4]，與計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)工具箱[5]–特別適合不同應(yīng)用領(lǐng)域的系統(tǒng)建模。他們不僅提供設(shè)計(jì)，算法仿真和驗(yàn)證的各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，但是他們提供方便的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模仿真試驗(yàn)臺(tái)的創(chuàng)建組件。在后面的部分中，我們將進(jìn)一步詳細(xì)地介紹這些系統(tǒng)工具箱中的一些。

3.8 Simulink

MATLAB Simulink需要提供一個(gè)多領(lǐng)域仿真和基于模型的動(dòng)態(tài)和嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)境[ 6 ]。它提供了一個(gè)交互式圖形環(huán)境和組塊庫(kù)函數(shù)。一個(gè)易于使用的圖形化的設(shè)計(jì)環(huán)境，Simulink允許我們?cè)O(shè)計(jì)、模擬、實(shí)施和測(cè)試各種時(shí)變系統(tǒng)，包括通信、控制、信號(hào)處理、視頻處理。

使用Simulink，我們可以使用一組全面的預(yù)定義塊創(chuàng)建、建模和維護(hù)系統(tǒng)的詳細(xì)框圖。Similink為分層建模、數(shù)據(jù)管理和子系統(tǒng)定制提供了工具。附加的塊集或系統(tǒng)工具箱擴(kuò)展了Simulink，具有用于航空航天、通信、射頻、信號(hào)處理、視頻、圖像處理和其他應(yīng)用的特定功能；這些特性對(duì)于通信系統(tǒng)的建模和仿真特別有用。

MATLAB的集成：可以在Simulink模型中調(diào)用MATLAB函數(shù)，以便實(shí)現(xiàn)能夠分析數(shù)據(jù)和驗(yàn)證設(shè)計(jì)的算法。MATLAB函數(shù)塊在Simulink中的使用允許MATLAB代碼集成到Simulink中。Simulink首先使用其代碼生成能力將MATLAB代碼轉(zhuǎn)換為C代碼，然后將C代碼編譯為MEX（MATLAB可執(zhí)行文件）函數(shù)，并在執(zhí)行Simulink模型時(shí)調(diào)用生成的MEX函數(shù)。

信號(hào)屬性和數(shù)據(jù)類型支持：像MATLAB一樣，Simulink定義了以下信號(hào)和參數(shù)屬性：數(shù)據(jù)類型——單位、雙位、有符號(hào)或無(wú)符號(hào)8、16或32位整數(shù)；布爾和不動(dòng)點(diǎn)；維度——標(biāo)量、向量、矩陣或N-D數(shù)組；值——實(shí)數(shù)或復(fù)數(shù)這使我們能夠例如監(jiān)視有限字長(zhǎng)對(duì)算法中計(jì)算精度的影響。

仿真能力：在SIMULINK中建立模型后，我們可以模擬其動(dòng)態(tài)行為并查看結(jié)果。Simulink提供了幾個(gè)特性和工具，確保了仿真的速度和精度，包括固定步長(zhǎng)和可變步長(zhǎng)的求解器、圖形調(diào)試器和模型剖析器。

使用解算器：解算器是利用模型中包含的信息計(jì)算系統(tǒng)隨時(shí)間變化的動(dòng)力學(xué)的數(shù)值積分算法。Simulink提供解算器以支持連續(xù)時(shí)間（模擬）、離散時(shí)間（數(shù)字）、混合（混合信號(hào)）和多速率系統(tǒng)的仿真。

執(zhí)行模擬：一旦我們?yōu)槟Ｐ驮O(shè)置了模擬選項(xiàng)，就可以使用Simulink GUI（圖形用戶界面）交互地運(yùn)行模擬，或者通過(guò)從MATLAB命令行以批處理模式系統(tǒng)地運(yùn)行模擬。可以使用以下模擬模式：

• 正常（默認(rèn)），它解釋性地模擬模型;

• –加速器，通過(guò)創(chuàng)建編譯的目標(biāo)代碼來(lái)加速模型執(zhí)行，同時(shí)仍然允許更改模型參數(shù);

• –快速加速器，它可以比加速器模式更快地模擬模型，但是交互性更低，方法是創(chuàng)建一個(gè)與Simulink分離的可執(zhí)行文件，可以在第二個(gè)處理核心上運(yùn)行。

3.9 建模與仿真

針對(duì)各種系統(tǒng)和組件的大多數(shù)算法開(kāi)發(fā)在MATLAB中開(kāi)始。通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理、線性代數(shù)和數(shù)學(xué)運(yùn)算符的庫(kù)，設(shè)計(jì)可以很容易地用MATLAB表示為由相關(guān)操作序列組成的算法。當(dāng)各個(gè)算法被開(kāi)發(fā)并相互連接時(shí)，這就構(gòu)成了系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)。系統(tǒng)建模最好在Matlab或Simulink中完成。正如我們前面看到的，Simulink允許MATLAB算法和函數(shù)作為系統(tǒng)組件無(wú)縫集成。通過(guò)使用各種附加工具箱，我們可以擴(kuò)展系統(tǒng)的范圍，并對(duì)其進(jìn)行仿真，以驗(yàn)證其行為是否符合規(guī)范。在這一節(jié)中，我們將介紹一些Matlab和Simulink附加工具箱。

3.9.1 DSP System工具箱

DSP系統(tǒng)工具箱為基礎(chǔ)信號(hào)處理操作提供算法和工具。它提供了一系列專門的濾波器設(shè)計(jì)能力，F(xiàn)FT（快速傅立葉變換），以及作為系統(tǒng)對(duì)象捕獲的多速率處理能力和特征算法，使得處理流數(shù)據(jù)以及創(chuàng)建實(shí)時(shí)原型的任務(wù)更加容易。DSP系統(tǒng)工具箱具有用于連接音頻文件和設(shè)備、執(zhí)行頻譜分析以及使用能夠分析系統(tǒng)行為和性能的其他交互式可視化技術(shù)的專用工具。所有這些組件支持自動(dòng)C/C++代碼生成，大部分支持定點(diǎn)數(shù)據(jù)，少數(shù)生成HDL代碼。

3.9.2 Communications System 工具箱

通信系統(tǒng)工具箱提供用于通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、仿真和分析的算法和工具。這個(gè)工具箱是專門設(shè)計(jì)用來(lái)模擬通信系統(tǒng)的PHY的。它包含組件庫(kù)，包括用于信源編碼、信道編碼、交織、調(diào)制、均衡、同步、MIMO和信道建模的組件。這些組件作為MATLAB函數(shù)、MATLAB系統(tǒng)對(duì)象和Simulink塊提供，因此它們可以作為MATLAB或Simulink系統(tǒng)模型的一部分。全部支持C/C++代碼生成，大部分支持定點(diǎn)數(shù)據(jù)運(yùn)算，少數(shù)生成HDL代碼用于FPGA或ASIC硬件實(shí)現(xiàn)。

3.9.3 Parallel Computing 工具箱

并行計(jì)算工具箱[7]可以幫助加速使用多核處理器、GPU(Graphics Progressing Units)和計(jì)算機(jī)集群的計(jì)算和數(shù)據(jù)密集型問(wèn)題。諸如循環(huán)并行化、特殊數(shù)組類型和并行化數(shù)值算法等特性允許MATLAB應(yīng)用程序的并行化。工具箱可以與Simulink 一起使用，并行運(yùn)行一個(gè)模型的多個(gè)模擬。模擬加速度的兩種主要方法可以識(shí)別：

• 多重或集群處理：一些應(yīng)用程序可以通過(guò)將它們組織成獨(dú)立的任務(wù)并在不同的處理單元上同時(shí)執(zhí)行幾個(gè)來(lái)加快速度。這類任務(wù)并行應(yīng)用包括仿真優(yōu)化設(shè)計(jì)、BER測(cè)試和蒙特卡洛仿真。作為其易于使用和直觀的能力之一，工具箱提供parfor——一種并行for循環(huán)結(jié)構(gòu)，可以自動(dòng)將獨(dú)立任務(wù)分發(fā)給多個(gè)MATLAB工作者。Matlab工作者是一個(gè)獨(dú)立于桌面Matlab會(huì)話運(yùn)行的MATLAB計(jì)算引擎。MATLAB可以自動(dòng)檢測(cè)工人的存在，并且如果僅存在桌面會(huì)話，它將恢復(fù)到串行行為。還可以使用其他方法來(lái)設(shè)置任務(wù)執(zhí)行，例如工具箱中的任務(wù)對(duì)象的操作；

• GPU處理：并行計(jì)算工具箱提供了一種特殊的數(shù)組類型，允許直接從MATLAB對(duì)啟用CUDA的NVIDIA GPU執(zhí)行計(jì)算。支持的函數(shù)包括FFT、元素運(yùn)算和若干線性代數(shù)運(yùn)算。工具箱還提供了一種機(jī)制，允許現(xiàn)有的基于CUDA的GPU內(nèi)核直接從Matlab中使用。通信系統(tǒng)工具箱有許多專門的算法支持GPU處理。并行計(jì)算工具箱可用于直接在GPU上執(zhí)行許多通信算法。

3.9.4 Fixed Point 設(shè)計(jì)器

定點(diǎn)設(shè)計(jì)器[8]，以前的定點(diǎn)工具箱，在Matlab中提供定點(diǎn)數(shù)據(jù)類型、操作和算法。使用定點(diǎn)設(shè)計(jì)，有限字長(zhǎng)的影響可以被建模為各種算法中的變量。該工具箱允許使用MATLAB語(yǔ)法設(shè)計(jì)固定點(diǎn)算法，并將結(jié)果與相同算法的浮點(diǎn)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行比較。這些算法可以在Simulink中重用，并可以將定點(diǎn)數(shù)據(jù)傳遞給Simulink模型。工具箱提供了一組工具，使得算法從浮點(diǎn)轉(zhuǎn)換為定點(diǎn)實(shí)現(xiàn)更加容易。

3.10 原型設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

各種MathWork產(chǎn)品可以幫助在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中從概念到可嵌入代碼的設(shè)計(jì)。MATLAB算法必須首先基于字長(zhǎng)、限制和復(fù)雜度等約束條件進(jìn)行定義。然后可以將其集成并仿真為更大的系統(tǒng)模型的一部分，并且可以生成位真測(cè)試序列來(lái)驗(yàn)證軟件和硬件實(shí)現(xiàn)是否與MATLAB中的黃金參考結(jié)果匹配。最后，可以生成C和HDL代碼用于硬件實(shí)現(xiàn)。通過(guò)該步驟，可以通過(guò)在MATLAB中保持單個(gè)設(shè)計(jì)源來(lái)避免手動(dòng)編碼引入的誤差。本節(jié)介紹了這些產(chǎn)品中的一些。

3.10.1 Matlab 編譯器

Matlab編碼器（9）從MATLAB代碼生成獨(dú)立的C和C++代碼。生成的源代碼是便攜式的和可讀的。MATLAB編碼器支持MATLAB語(yǔ)言的一個(gè)大子集的代碼生成，包括程序控制結(jié)構(gòu)、函數(shù)和矩陣操作。它還支持各種工具箱和系統(tǒng)工具箱的功能和系統(tǒng)對(duì)象的代碼生成。用MATLAB編碼器我們可以生成：

• MEX函數(shù)，它讓我們加速M(fèi)ATLAB代碼的計(jì)算密集部分，并驗(yàn)證生成的代碼的行為；

• 與現(xiàn)有C/C++源代碼和環(huán)境集成的可讀和可移植的C/C++代碼；

• 與基于C的工具和環(huán)境集成的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)庫(kù)；

• C/C++可執(zhí)行的算法的原型和概念證明的提供。

3.10.2 硬件實(shí)現(xiàn)

通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)為嵌入式軟件或嵌入式硬件。嵌入式軟件實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)是DSP和通用處理器。從Matlab模型到嵌入式軟件實(shí)現(xiàn)的路徑包括兩個(gè)步驟：

• C/C++代碼生成從Matlab;

• 編譯或手工編碼C代碼作為匯編代碼在目標(biāo)上。

第一步可以使用MATLAB編碼器，第二步可以使用針對(duì)硬件目標(biāo)的各種軟件模擬器的編譯器。

嵌入式硬件實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)是FPGAs和ASICS的設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)從MATLAB模型到最終FPGA或ASIC原型的設(shè)計(jì)的過(guò)程包括兩個(gè)步驟：

• 通過(guò)HDL編碼器生成MATLAB函數(shù)的VHDL或Verilog代碼或Simulink模型；

• 通過(guò)集成仿真環(huán)境進(jìn)行后處理，以轉(zhuǎn)換RTL(寄存器)。

Verilog和VHDL代碼轉(zhuǎn)換成一個(gè)完全合成的FPGA或ASIC設(shè)計(jì)。HDL編碼器[10]從MATLAB函數(shù)和Simulink模型生成可移植的、可合成的VHDL和Verilog代碼。它可以用于執(zhí)行第一步。另一個(gè)MathWorks HDL工具，HDL驗(yàn)證器，使用HDL模擬器和FPGA硬件在環(huán)使Verilog和VHDL設(shè)計(jì)驗(yàn)證自動(dòng)化。HDL驗(yàn)證器[11]可以用來(lái)將RTL設(shè)計(jì)引入MATLAB，并通過(guò)比較VHDL和Verilog代碼的輸出和在MATLAB和Simulink中相同算法的詳細(xì)實(shí)現(xiàn)來(lái)驗(yàn)證它。由于在這本書(shū)中我們主要關(guān)注LTE標(biāo)準(zhǔn)的建模、仿真和軟件原型，所以關(guān)于硬件實(shí)現(xiàn)和設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)的討論超出了我們的范圍。

待續(xù)待續(xù)

2018/11/4

點(diǎn)擊關(guān)注了解更多精彩內(nèi)容！！