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模拟对话 49-11，2015年 11月 /zh/analogdialogue 1 快速通往量产的四个步骤：利用基于 模型的设计开发软件定义无线电 第三部分—利用硬件在环验证 S模式信号解码算法 作者：Di Pu和Andrei Cozma 简介 在MATLAB或Simulink?中实现信号处理算法之后，合乎逻辑 的下一步是利用从实际要使用的SDR硬件平台获得的真实数 据验证算法的功能。首先是利用从系统获得的不同输入数据 集来验证算法。这样做有助于验证算法的功能，但不能保证 算法在其它环境条件下也能像预期那样工作，也不能确定对 于SDR系统模拟前端和数字模块的不同设置，算法的行为和 性能会如何。为了验证所有这些方面，如果能让算法在线运 行以接收实时数据作为输入，并且调整SDR系统设置以实现 最佳性能，将是非常有好处的。本系列文章的这一部分讨论 ADI公司提供的软件工具，其支持MATLAB和Simulink模型与 FMCOMMSx SDR平台直接互动；此外还会说明如何利用这 些工具验证第二部分所述的ADS-B模型2。 MATLAB和Simulink IIO系统对象 ADI公司提供了完整的软件基础设施来支持MATLAB和 Simulink模型与FMCOMMSx SDR平台（其连接到运行Linux的 FPGA/SoC系统）实时互动。这之所以可能，有赖于IIO System Object?3（系统对象），它设计用于通过TCP/IP与硬件系统交 换数据，从而发送（接收）数据至（自）目标，控制目标的 设置，并监测RSSI等不同目标参数。图1显示了该软件基础设 施的基本架构以及系统组件之间的数据流。 图1. 软件基础设施框图 IIO系统对象基于MathWorks系统对象规范4，其公开了数据和 控制接口，MATLAB/Simulink模型通过这些接口与基于IIO的 系统通信。这些接口在一个配置文件中指定，配件文件将系 统对象接口链接到IIO数据通道或IIO属性。这样便可实现通用 型IIO系统对象，只需修改配置文件，它便能配合任何IIO平台 工作。ADI GitHub库5提供了一些平台的配置文件和示例，包括 AD-FMCOMMS2-EBZ/AD-FMCOMMS3-EBZ/AD-FMCOMMS4- EBZ/AD-FMCOMMS5-EBZ SDR板和高速数据采集板AD- FMCDAQ2-EBZ。IIO系统对象与目标之间的通信是通过libiio 服务器/客户端基础设施来完成。服务器运行于Linux下的嵌入 式目标上，管理目标与本地/远程客户端之间的实时数据交 换。libiio库是硬件低层细节的抽象，提供了简单但完整的编 程接口，可用于绑定各种语言（C、C++、C#、Python）的高 级项目。 本文接下来将通过一些实际例子说明如何利用IIO系统对象来 验证ADS-B MATLAB和Simulink模型。一个连接到ZedBoard7 且运行Analog Devices Linux发行版的AD-FMCOMMS3-EBZ SDR平台6用作SDR硬件平台，以验证ADS-B信号检测与解码 算法是否正常工作，如图2所示。 图2. ADS-B算法验证的硬件设置 2 模拟对话 49-11，2015年 11月 利用IIO系统对象验证MATLAB ADS-B算法 为了利用从AD-FMCOMMS3-EBZ SDR平台获得的实时数据 验证MATLAB ADS-B解码算法，开发了一个MATLAB脚本来 执行如下操作： ? 根据用户输入计算地球带 ? 创建并配置IIO系统对象 ? 通过IIO系统对象配置AD-FMCOMMS3-EBZ模拟前端和 数字模块 ? 利用IIO系统对象从SDR平台接收数据帧 ? 检测并解码ADS-B数据 ? 显示解码的ADS-B信息 构建IIO系统对象之后，必须利用SDR系统的IP地址、目标设 备名称、输入/输出通道的大小和数目对其进行配置。图3给出 了一个创建并配置MATLAB IIO系统对象的例子。 图3. MATLAB IIO系统对象的创建和配置 然后，利用 IIO系统对象设置AD9361属性并接收ADS-B信 号。AD9361属性基于以下考量而设置： 图4. MATLAB libiio设置AD9361属性 利用基于AD9361的平台，采样速率相当容易确定。发送数据 速率一般等于接收数据速率，最终取决于基带算法。本例 中，解码算法是针对12.5 MSPS的采样速率而设计，AD9361 采样速率据此设置。这样，接收到的样本便可直接应用于解 码算法，无需其它抽取或插值操作。 RF带宽控制设置AD9361 RX模拟基带低通滤波器的带宽，以