国内的无线通信系统开发四个阶段流程

作者：单博，MATLAB

国内的无线通信系统研发过程通常采用的是瀑布式开发的研发方式，项目的开发流程按照从左到右依次分为四个阶段：

瀑布式的研发方式

在瀑布式开发的研发模式中，经常需要进行大量的技术协调会进行技术沟通和协调。同时，这种递进式研发模式越来越难以应对复杂产品开发：

• 文本格式的需求文档很难完全避免二义性的产生；
• 很难在早期进行测试验证并及时发现设计问题，带来成本的增加和开发周期的延长；
• 难以应对频繁的设计更改，特别是在项目后期的设计更改会带来巨大损失。

此外，在嵌入式软件开发中，人工编码仍大量使用。人工HDL编码对技术人员的要求较高，而且效率较低。特别是在面对越来越复杂的通信数字信号处理算法开发时，开发效率、手工HDL代码bug等问题很容易导致项目的延期。

传统的开发模式重点放在了验证和测试——

大干快上完成设计和实现阶段，最后大量问题在测试和验证阶段，依靠系统联调时才得以暴露和显现，而这时复现、定位和解决问题的成本，将是最高昂的。

传统的无线通信系统开发流程存在以下掣肘：
1. 现代无线通信算法日趋复杂，开发之初难以全面综合考虑数字基带、数字中频、射频链路以及复杂信道条件下的系统级性能。这种未经全面仿真就开始开发的流程，会给复杂新型无线通信系统研制带来巨大隐患。

2. 现有通信系统设计流程中，算法设计/仿真和FPGA和ARM/DSP硬件实现阶段互相隔离，无法自动生成可以在硬件平台运行的代码。而手工编写HDL/C代码，易引入错误，质量难以保证，同时造成设计工时浪费。

3. 大多采用人工方式对于通信信号处理算法进行编写以及集成仿真，费时费力，模块功能单一且难以复用，可靠性和项目进度难以保证。

MathWorks 建议用户使用基于模型的无线通信系统研发流程——

基于模型的开发流程

以基于模型的方式来设计项目，即以模型创建需求、以模型设计算法、以模型自动生成代码及以模型自动测试/验证。从顶至下为项目研发的四个阶段，依次为预研及项目需求、算法设计阶段、算法实现阶段和集成验证阶段：

• 项目需求阶段
• 项目需求阶段就建立一套可执行的模型，使与纸质需求书逐项对应；
• 算法设计阶段
• 在算法设计阶段，逐步细化模型，仿真验证算法在不同环境下的性能；
• 算法实现阶段
• 与传统手工编码不同，直接从模型中自动生成用于FPGA/DSP的HDL/C代码；
• 集成/验证阶段
• 从模型中直接生成用于FPGA/DSP硬件在环测试的测试平台和测试用例。

使用基于模型的设计研发流程的优势在于：

1. 统一的从顶至下的开发环境

数字信号处理算法工程师和RF工程师，都可以采用同一设计环境，从而可以搭建涵盖数字信号处理部分和RF部分的从发射端到接收端的完整无线通信系统。

通信系统算法设计人员在完成算法级建模后，再由FPGA工程师进行模型细化、定点化转换，这使得算法设计过程和工程实现过程相融合，实现了在开发阶段和工程阶段，设计和数字信号处理HDL代码可以持续同步，极大的加快了设计迭代的过程。

2. 完善的从顶至下的开发流程

项目初期即搭建模型，进行包括信号处理算法和复杂信道环境建模的全系统的仿真，包含复杂环境和可能的故障类型，确保在最早的阶段发现问题，用最小的代价解决问题。

在Simulink搭建的无线通信系统模型基础上，可以覆盖分析、设计、实现、测试、集成的完整流程。模型易于不同阶段的开发人员进行交流和理解，同时还可以很方便的进行分享和复用等一系列的好处。

3. 软件仿真与硬件在环仿真的有机结合

从模型中自动生成验证平台和测试用例，可进行功能级和FPGA/DSP硬件在环的测试验证，节约手工编写测试平台时间、提高测试验证的覆盖度，确保信号处理系统的可靠性。

编辑：hfy