チャネルサウンダのハードウェア開発要件
MATLAB EXPO 2016
２．開発環境
MATLAB EXPO 2016
2016/10/19 35 Koden Electronics Co., Ltd.
AD-FMCOMMS3-EBZ （ RF 処理）
周波数 70 MHz ～ 6000 MHz
RFポート数 送信：２（TX1A，TX2A）
受信：２（RX1A，RX2A） チャネル帯域幅 200 kHz ～ 56 MHz 送受信方式 ダイレクト・コンバージョン デバイス・ドライバ LinuxまたはOS無し
AD9361
TX1A
TX2A RX1A RX2A
Transformer
Storage
UI UI
PA
DSP Up
CLK(REF) DSP
Down
ANT (Tx) ANT (Rx)
Bottom view
Top view
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ZedBoard™ （ベースバンド処理）
ZC7Z020-CLG484C-1
（ ZynqⓇ-7000 All Programmable SoC ）
FMCコネクタ
SD Card
Ethernet ( 10 / 100 / 1000)
ジャンパピン
Xilinx SDK Vivado® Zynq
PS部 ( Cortex-A9 ) ×2
PL部 ( FPGA )
転送データの 帯域に影響
DDR3－SDRAM 512 MB
Flash 256 Mb
SD Card 4 GB
Storage
UI UI
PA
DSP Up
CLK(REF) DSP
Down
ANT (Tx) ANT (Rx)
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2016/10/19 37 Koden Electronics Co., Ltd.
SDR Platform
― AD-FMCOMMS3-EBZ ＋ ZedBoad ―
PC
( Win )
システム
OS WindowsⓇ 7 Professional 64bit CPU IntelⓇ CoreTM i7-4770
RAM 32 GB
開発環境
UI MATLAB R2016a PL開発 Vivado 2015.2 PS開発 Xilinx SDK 2015.2
SD カード
ブートイメージ ( Linux )
BOOT.bin，devicetree.dtb，
uImage, uramdisk.image.gz, etc.
LANケーブル
Storage
UI UI
PA
DSP Up
CLK(REF) DSP
Down
ANT (Tx) ANT (Rx)
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開発環境の構築過程 （１／２）
－ 基本開発環境 －
( Win )PC
関連資料の入手
Linuxカーネルの（再）構築 内部設計
解析アプリの製作
単体動作確認
連接動作確認
デバイスツリーのカスタマイズ
アプリ開発 シミュレーション
合成・配置配線 統合( BOOT.bin）
ドライバの解析 PS I/Fの設計
（治具の製作）
RF部の評価 ドライバ開発 関連資料の入手またはセミナーの活用
関連資料の入手 アプリ開発環境の
インストール Linux開発環境のインストール Zynq開発環境のインストール
外部設計 U-Bootの作成（SSBL※2） FSBL※1の作成
ロジック設計 シーケンスの定義
単体動作確認
※1. FSBL
First Stage Boot Loader
※2. SSBL
Second Stage Boot Loader ドライバの入手
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( Win )PC
2016/10/19 39 Koden Electronics Co., Ltd.
開発環境の構築過程 （２／２）
－ MATLAB
Ⓡ& Simulink
Ⓡの導入効果－
RF部の評価
Zynq開発環境のインストール
BPSのウィザードに沿ったセットアップ
mファイルの設計 Simulinkモデルの設計
各ベンダー毎の情報取集 どうしても必要な場合
SDRプラットフォームの熟知 不要
大量のマニュアルの読破 不要
HDLやC言語等の文法知識 MATLABとSimulinkのみ必要
サポート窓口 明確
ボードサポートパッケージ（BSP）の追加 MATLAB & Simulinkのインストール
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３．評価環境
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2016/10/19 41 Koden Electronics Co., Ltd.
測定系
Signal Analyzer (SA) [ MS2692A ]
Standard
Signal Generator (SSG) [ N5172B ]
Ethernet Switch (ES) [ SW05GTXB ]
SA
(送信特性評価用) SSG
(受信特性評価用) ES
PC PC MATLAB
&
Simulink
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送信制御
送信周波数
送信電力
任意波形制御
波形ファイルの選択
クロックの指定
SSG の遠隔制御
－ 任意波形生成用の治具 ー
インタフェース プロトコル TCP / IP コマンドセット SCPI
MATLAB 開発環境 GUIDE
ツールボックス Instrument Control ToolboxTM
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2016/10/19 43 Koden Electronics Co., Ltd.
Simulink を活用した測定環境
－ Spectrum Analyzer ライブラリの例 ー
スペクトログラム表示機能 歪み測定機能 スペクトル表示機能
（パワー/ パワー密度）
ピーク検出機能
チャネル測定機能
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４．ＲＦ部の評価（１／２）
（送信特性）
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2016/10/19 45 Koden Electronics Co., Ltd.
出力レベル特性
-30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10
-30 -25 -20 -15 -10 -5 0
Tx Output level [dBm]
Gain [dBFS]
Tx Output level
6000 5000 2400 400 70 Transmit frequency
[MHz]
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comm.SDRTxZedBoardFMC234 System object のメソッドを活用
送信信号の周波数特性
55 MHz 40 MHz 20 MHz
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2016/10/19 47 Koden Electronics Co., Ltd.
Δ ≒ 0.5 dB
マルチキャリア信号の送信スペクトラム
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４．ＲＦ部の評価（２／２）
（受信特性）
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2016/10/19 49 Koden Electronics Co., Ltd.
IQ インバランス
-0.15 -0.10 -0.05 0.00 0.05 0.10 0.15
-1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
Amplitude error [dB]
Phase error [°]
Received frequency [MHz]
Phase error & Amplitude error Phase error Amplitude error
振幅誤差（最大）
0.1 [dB] @ 1 GHz
位相誤差（最大）1.3 [
°] @ 5 GHz
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Gain Table1
Gain Table2
Gain Table3
Δ 4.6 dB
Δ 6.8 dB
Δ 7.1 dB
スペクトル表示
（パワー）
利得の周波数特性
－ MGC 1 dB ー
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2016/10/19 51 Koden Electronics Co., Ltd.
スペクトル表示
（パワー）