MATLAB助力4G通信系统设计与开发
2012-03-31
作者:王 伟
来源:来源:微型机与应用2012年第2期
随着对更高数据速率和更快信号传输的需求日益增长,以及通信标准的不断更新,现代通信系统的设计面临诸多挑战,如更宽带宽、更加智能、更高兼容性、更高品质的多媒体支持以及更加低廉的通信成本等。这就使得开发者在通信系统的设计过程中需留意快速的设计迭代、可重用与可配置设计。
作为全球科学计算和基于模型设计的软件供应商的领导者,为应对3G通信系统到4G通信系统的演化所带来的算法复杂度增加等问题, MathWorks公司推出一系列工具,帮助工程师完成算法开发、仿真与验证的进程,提高了开发效率、缩短了产品开发周期,加速了产品上市。
并行计算加速系统仿真
由于4G通信系统的复杂性,有些参数无法调制。而且针对不同的调制参数和产品型号都要分别做仿真,还可能引入一些与以往完全不同的模型。这几种因素混合在一起,造成仿真量急剧加大。而恰恰通信系统设计过程中对仿真速度的要求更为苛刻,如果采用传统仿真方式,将耗时非常长。来自上海贝尔.阿尔卡特朗讯股份有限公司的江浩博士表示,使用MATLAB的仿真工具箱对仿真任务进行动态分配,并行计算机制的采用可以大幅缩短仿真时间。
“虽然并行计算的概念很早就有了,而且在不同平台下都支持并行计算。但是大都要求有一个专门的团队对并行计算进行开发,投入非常大。以往,我们只能焦急地等待仿真结果的生成。而现在,MATLAB提供了一个很好的工具,我们只要把接口配置好,然后交给MATLAB来做就可以了。以前只有计算机专业或者做并行计算的人才会用到的功能,现在可以让我们很方便地使用。”江浩博士对MATLAB提供的并行计算功能赞不绝口。
此外,MathWorks公司中国区高级应用工程师魏奋先生补充道:“除了任务并行外,MATLAB还支持数据并行,而且这种并行计算是交互式的。由于系统内存的限制,数据吞吐量不可能非常大。当有很大的数据需要处理时,我们可以把数据分割成很多的片段,放到不同的机器上去运算,且每个计算机点之间或者计算机之间保持数据通信。这种方式就是数据并行,它可以解决4G通信系统开发中大数据集合的难题。”
定点设计和代码生成
在通信系统的设计开发过程中,定点化设计对降低功耗与硬件实现成本具有举足轻重的作用。从工程实现的角度来说,定点化设计也是非常重要的,恰当而快捷的定点设计可以显著缩短设计周期。
以往,在C语言中进行定点化设计很不给力,因为C语言中缺少定点函数库,没有内置的上下溢出检查,没有工具协助分析字长和小数点位置,没有浮点和定点可视化表示方法……,这些不足都使得定点化设计困难重重。
MATLAB Coder的推出使得设计者可以直接在MATLAB中执行定点仿真和原型验证。设计者可以在同样的环境中维护浮点和定点设计,如按照设计者的需求仿真双精度和定点模型,在设计阶段验证定点的影响等。
不仅如此,MATLAB Coder使得设计工程师可以直接从其MATLAB算法自动生成可读、可移植的C和C++代码,而无需将MATLAB算法代码手动转换为C和 C++代码来进行原型建立、实现和软件集成。这可以形成更快、更高效的系统开发工作流程,同时减少验证的投入。
“Accelerating the pace of engineering and science”,这是MathWorks公司对业界的承诺。通过25年的不断努力,MathWorks持续完善MATLAB和Simulink两大平台的工具箱,使得其越来越满足真正的工程和科学的使用。MathWorks 公司中国教育业务发展总监陈炜先生表示,MathWorks不仅在航空航天、汽车、通信等核心市场保持高度的关注与投入,还将加大在教育行业的参与力度,为培养未来的工程师和科学家尽一份力量。