5g通信仿真软件，5G通信信号模拟器系统软件的设计方法

很多朋友对5g通信仿真软件，5G通信信号模拟器系统软件的设计方法不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

软件技术在测试系统中发挥着越来越重要的作用，测试系统已经成为一个以通用硬件为基础，以测试软件为核心的集成系统。“软件即仪器”的理念改变了传统测量仪器的观念，传统仪器中很多过去由硬件完成的功能都可以通过软件来实现。在测试软件的开发中，早期人们使用测试编程语言编写仪器测试程序。

测试软件开发人员不仅要了解测试系统中的接口标准和通信规范，还要熟悉仪器的各种程控代码，还必须掌握测试编程语言的编程方法。测试软件应该是开放的、可重用的和可扩展的。随着测试仪器的种类越来越多，测试任务越来越复杂，测试软件的标准化已成为必然趋势。

1软件架构建模1.1基于SCPI命令的可互换虚拟仪器驱动模型标准系统

SCPI()是可编程仪器的重要软件标准，由国际仪器制造商协会于1990年制定，旨在解决可编程仪器的标准化问题。SCPI完全定义了标准化的仪表程序控制信息、响应信息和数据及状态报告结构。基本原理是使测试软件的编程面向测试功能而不是仪器，同一命令控制同一测试功能而不是同一仪器。

SCPI标准大大提高了仪器的互换性。SCPI提出了三种兼容形式，即纵向兼容、横向兼容和功能兼容。在该方案中，多模块集成的软件结构如下图所示。通过调用系统一、的SCPI库函数，配置相应的参数，可以控制不同接口的模块。

当测试任务发生变化，需要更换其他仪器时，只需更新仪器驱动程序，相应调整SCPI函数的参数即可，无需修改应用程序的代码。1.2总线仲裁和同步

当多个模块连接到总线上时，什么时候由哪个组件发送信息，如何定时，如何防止信息丢失，如何防止多个设备和仪器同时发送，如何指定发送组件等一系列问题都需要总线控制器的统一管理，主要包括总线仲裁控制(仲裁逻辑)和通信控制。

在该方案中，测试对象是多模多频通信终端。这种庞大而复杂的测试需求使得基于任何总线技术的自动测试系统都无法覆盖整个测试对象。因此，我们需要重点研究总线仲裁以及总线之间的触发和同步技术。1.3集中仲裁模式

集中仲裁方式主要分为链式查询、计数器定时查询和独立请求三种方式。链式查询是指当一个或多个设备同时发出总线使用请求信号时，中央仲裁器发出的总线授权信号沿着菊花链依次从一个设备传输到下一个设备，直到发出请求信号的设备和仪器被查询到。

计数器定时查询是指总线上每个设备通过总线请求信号发出请求，中央仲裁器发出请求信号后，总线空闲时，计数器计数确定设备地址，使设备获得总线使用权的一种方式。独立请求意味着连接到总线的每个设备都有一组独立的总线请求信号和总线授权信号。当每个设备请求使用总线时，它们发出自己的总线请求信号。

中央仲裁器中设置了特殊的排队电路，按照一定的优先级顺序决定哪个设备应该先响应请求，然后给设备一个总线授权信号。2总线间的同步机制

总线间同步机制的准确性直接影响多个模块间协同功能的实现。该方案采用基于信号触发的消息同步机制，通过总线传输包含触发信息的消息包，被触发设备通过分析消息包判断是否触发。本质上，由该机会消息包触发的同步机制是通过总线传输电信号。被触发的设备在接收到该信号后执行预定义的动作。

同时，这些数据包中还包含机会系统同步时钟的时间戳信息。基于消息包触发的同步精度可以达到毫秒级。系统软件设计方案

5G通信信号模拟器的硬件组成复杂。为了有效协调整机中各模块的正常工作，设计一个架构清晰、分工合理的软件总体方案尤为必要，这是实现其他具体软件功能的前提。仪器软件的总体方案如下图所示。

从图中可以看出，软件的总体设计思路是将系统软件按照信令、数据、参数的控制流程分为以下几个主要部分：多模物理层处理模块、模块、核心控制模块、脚本处理模块。通过预定义的消息接口在几个模块之间传输命令和参数，并协调实现信令和数据的最佳操作。系统的主控软件负责整个系统的控制和人机界面处理，所以它是主控软件整个平台的控制核心。

主控软件包括人机界面、资源管理、测试程序维护、测试系统校准、测试任务执行、数据分析处理、用户权限管理、操作平台维护、操作员指南等处理单元，并参与部分数字信号处理内容。

因此对硬件平台要求很高，本项目将采用高性能工控板多芯片FPGA DSP的设计方案；从软件角度，将采用多线程协作的方式，解决复杂高效的系统控制和人机界面处理问题，从而满足项目产品5G通信信号模拟器的系统需求。工业控制面板将选用高性能工控机，采用德国受控创新公司XXX系列工控机，处理器性能高，功耗更好。

同时，该模块具有可定制的特性，可以节省接口电路的尺寸和功耗。DSP将采用TI的高性能定点DSP TMSXXX，非常适合实时数据传输、存储和处理。

主要技术指标和特点如下：(1)芯片包含四个1.2 GHz定点DSP内核和一个1.2微处理器；(2)双通道PCIe GEN2接口；(3) 64位DDR3接口并行存储接口，速度1333 MHz(5)4通道RapidIO接口，可实现高速串行通道互连以太网接口。FPGA将选择Virtex-7系列VX平台的XC7XXX和DSP构建高性能高性能FPGA。FPGA具有优化高性能逻辑应用、高性能信号处理和高速串行连接的功能。

主要技术指标和特点如下：系统时钟的每个IO引脚都有专用资源(6)4路PCIe-EN3接口核心电压(9) 13.1 Gb/s GTH收发器支持10/100/1000 Mb/s以太网接口。整个软件将采用分层设计、多组件并行处理的思想，并采用开放平台实现多系统多模式测试。软件包括主控软件、DSP软件和开发调试应用软件平台。

主控软件是平台软件的重点，工作量也是最大的。操作系统采用Windows嵌入式操作系统。根据硬件设计，充分利用硬件资源，定制符合本仪器的操作系统平台。它具有可靠性高、占用资源少的优点。主要开发软件采用微软标准的Visual studio软件开发平台设计。为了方便软件的编程和维护，采用符合Windows编程的软件规范设计。

主要完成整机资源管理、程序维护、系统校准、单元任务执行、数据分析处理、用户权限管理、操作平台维护、操作员引导等功能，框图如图3所示。DSP开发软件采用TI公司的DSP开发工具软件，提供了强大的信号处理软件包。

在设计开发过程中，会应用大规模FPGA(现场可编程门阵列)，如跳频图案生成、IQ基带信号处理、实时频谱分析、实时基带信号处理、数字合成本振扫描等。而Xilinx公司的Spartan6系列FPGA将被选为低端应用(低速低容量要求)，如数字接口控制电路等。Vritex7系列适用于高端应用(高速和大容量)，如数字中频处理。

因此，FPGA开发软件采用Xilinx公司的Vivado 2015.2和ISE 12.4开发平台，是Xilinx公司FPGA的专用开发工具。软件集成了大量的IP内核库，如通用逻辑单元、RapidIO接口等，对设计过程有很大的帮助。此外，在设计过程中，还会应用很多其他的仿真和CAD软件来设计本地单元，比如数字信号处理仿真的MATLAB软件，高频电路设计仿真的HP ADS软件，射频电路仿真等。

结论5G通信信号模拟器是5G关键技术和关键部件以及5G基站R&D/生产必备的测试和验证平台，整个系统软件是其核心组成部分。介绍了一种5G通信信号模拟器的系统软件设计方法，可为5G通信信号模拟器的软件设计提供技术支持。

以上知识分享希望能够帮助到大家！