μWaveRiders:AWR VSSソフトウェアを使用したミックスドシグナルRFシステムの解析

チームRFの "μWaveRiders" ブログシリーズは、Cadence AWR RF製品のショーケースとしてデビューします。月ごとの話題はCadence AWR Design Environmentのリリースのハイライト, 機能ビデオ, Cadenceの教育関係ネットワークのニュース,ソフトウェアのヒント, トリック, カスタマイズ, 機能のスポットライトの中で変わります。 このシリーズの新しいブログに関する通知を受け取るために、Subscribe Nowをクリックし、Subscriptions部にメールアドレスを入力してください。

アプリケーションに応じて、システムという用語はさまざまな解釈を呼び起こします。システムオンチップ（SoC）、組み込みシステム、電力管理システムは、システムという用語が意味を持つ電子機器のほんの一例です。Cadence AWR Design Environmentプラットフォームには、RFコミュニティに固有のシステムを設計するためのAWR Visual System Simulator（VSS）通信およびレーダーシステム設計ソフトウェアが含まれています。AWR VSSソフトウェアにより、通信リンク、レーダー、テスト機器などのRFシステムを分析できます。

RF通信システム

RF通信システムでは、リンクを構成する主要な部品は、送信機、受信機、およびチャネルです。 図1は、RF通信システムの高レベルのブロックダイアグラムを示しています。

図 1.RF通信システム

アプリケーションに応じて、デジタルデータまたはアナログデータのいずれかが送信機でRFに変換されます。 次に、送信機はチャネルを介してRF信号を受信機に送信します。 チャネル媒体は、無線、有線ケーブル、または光ファイバーケーブルのいずれかです。受信機は、RFチャネル信号を再構成されたデジタルまたはアナログデータ信号に変換します。目標は、通信システム系のどこにでもノイズ、歪み、干渉スプリアス信号が存在するにもかかわらず、送信データを忠実に再生および受信することです。

RF通信システムの分析の難しさは、系全体を構成する異なる信号タイプに起因します。 図2は、RF通信システムのサブセットである送信機を示しています。

図 2.送信機のブロックダイアグラム

この単一の送信機ブロック内で、システム設計者はデジタル、アナログ、およびRF信号と戦わなければなりません。デジタル領域では、システム設計者は通常、さまざまなエラー訂正アルゴリズム、シンボルをIQコンステレーションにマッピングする手法、およびシンボル間干渉を低減するためのパルス整形を試します。アナログ設計部分には、デジタル-アナログコンバータ、IQ変調器、中間周波数（IF）ローカル発振器、およびIF増幅器、フィルタなどが含まれます。多くの通信システムは、RF、マイクロ波、さらには光スペクトラムで動作します。RFブロックには、キャリア発振器、アップコンバータミキサ、および電力増幅器が含まれます。システムによっては、アンテナの設計が含まれる場合があります。このリンクに沿ったどこでも、ノイズと歪みの両方の形での外的要因が信号を損なう可能性があります。

レーダーシステム

レーダーはRFシステムのもう1つの例です。一般的なレーダーのブロックダイアログも、図3に示すように、デジタル、アナログ、およびRFのエレメントで構成されています。

図 3.レーダーのブロックダイアグラム

レーダーシステムのタイプに応じて、波形生成は、デジタル信号処理、デジタルからアナログへの変換、および送信部のアナログ信号分析で構成されます。パルス圧縮、チャープ、およびパルス生成アルゴリズムの開発と分析は、波形生成要件の例です。受信部では、検出ブロックもアナログおよびデジタル信号分析とアルゴリズム開発で構成されています。送信部と受信部の両方で、アップ/ダウンコンバータ、電力増幅器、および低雑音増幅器にRF分析が必要です。

RF通信システムのAWR VSSソフトウェアの分析

AWR VSSソフトウェアは、RF通信システムのすべての側面（デジタル、アナログ、RF /マイクロ波、および無線チャネル伝送）の分析を可能にする包括的なツールです。RF系のすべての分野を単一の設計に組み合わせて、以下を含むミックスドシグナルの系全体の全体的な分析と設計の最適化を可能にします。

• 固定小数点データを使用したデジタル設計
• QAM、OFDM、QPSKなどの一般的な形式、または5G NR、LTE、GSMなどの特定の通信規格のライブラリのいずれかに準拠するデジタル変調のアルゴリズム開発
• 十分なリンクバジェットを決定するために、利得、出力電力、雑音指数、相互変調歪み、高調波歪みなどを分析するための信号源としてCW信号を使用するアナログおよびRF設計
• EVM、BER、ACLRなどの性能を測定するための信号源としてデジタル変調信号を使用した完全なエンドツーエンドシステム開発

RFシステムプロジェクトで使用されるエレメントは、動作モデル、ベンダー提供のデータファイル、線形または非線形の回路図、または電磁界（EM）構造で構成できます。

このブログでは、AWR VSSソフトウェアが分析に役立つRFシステムの種類に焦点を当てています。このシリーズの今後のブログには、AWR VSSソフトウェア内の時間領域と周波数領域の分析、デジタル信号処理、およびRFバジェット分析機能の詳細が含まれる予定です。Cadence AWR製品の詳細については、 Cadence ウェブサイトをご覧ください。

By:Brian Avenell
Sr.Principal Product Engineer
Cadence AWR R&D - U.S.

Translator: Tsutomu Sugawara

このブログの英語版はこちらより

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ブログ

• 新しいミリ波MIMOレーダーシステムの設計
• Designing Radios and Radar:AWR
• μWaveRiders:Cadence AWR Design Environment V15.03 ソフトウェアのリリースをハイライト

データシート

• AWR Visual System Simulator
• Radar Systems with AWR Software

ビデオ

• 新しいシステムシミュレーション機能（Cadence YouTube Knowledge and Learning サブチャネル; 8分）

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