AT4 wireless amplía la cobertura de sus pruebas internas hasta más del 90% para los diseños de equipos de pruebas de capa física LTE
“MATLAB es un lenguaje universal que facilita el intercambio de algoritmos y resultados de pruebas en el equipo. Nuestro modelo de la capa física de MATLAB y Simulink nos permitió comprender mejor las especificaciones de LTE, mientras que el diseño basado en modelos nos permitió verificar que la implementación de FPGAs se ajustaba a dichas especificaciones.”
El reto
Desarrollar sistemas de pruebas para equipos inalámbricos LTE
La solución
Utilizar MATLAB y Simulink a fin de diseñar y simular la capa física LTE, verificar la implementación de las FPGAs y analizar los resultados de las pruebas
Los resultados
- Aumento de la cobertura de las pruebas internas a más del 90%
- Reutilización de los marcos de prueba durante todo el proyecto
- Reducción de las tareas de desarrollo en un 25–30%
Equipo de prueba de capa física de AT4 wireless.
LTE (del inglés Long Term Evolution, Evolución a largo plazo), una versión mejorada de la tecnología de comunicaciones inalámbricas de última generación UMTS (del inglés Universal Mobile Telecommunications System, Sistema universal de comunicaciones móviles), promete un rendimiento elevado, baja latencia y una eficiencia espectral mejorada.
Con sede en Málaga (España), AT4 wireless desarrolla sistemas de pruebas para fabricantes que diseñan y crean microteléfonos LTE. Estos sistemas de pruebas emulan una estación base en la red celular LTE, lo que permite a los clientes de AT4 wireless comprobar la conformidad con LTE de sus equipos de usuario.
AT4 wireless creó todo el modelo de referencia para la capa física del sistema de pruebas LTE mediante MATLAB® y Simulink®.
“Reutilizamos el modelo de Simulink a modo de marco de pruebas a lo largo de todo el proyecto, generando puntos de prueba para la cosimulación de FPGAs y pruebas de simulación de hardware en bucle”, explica Francisco Javier Campos, arquitecto de FPGAs en AT4 wireless. “Este enfoque nos permitió no sólo verificar la implementación de hardware, sino también mejorar la cobertura de las pruebas y automatizar procesos de prueba que anteriormente eran manuales.”
El reto
“Uno de nuestros objetivos principales era mejorar la cobertura de las pruebas”, afirma Marco Pausini, ingeniero físico en AT4 wireless. En proyectos similares anteriores, los ingenieros de AT4 wireless recurrieron a lentas pruebas manuales para verificar la implementación, lo que dificultó la comprobación de todos los aspectos del diseño. A falta de un modelo de referencia que implementara el estándar, el equipo a menudo no podía identificar los errores hasta las pruebas de integración.
AT4 wireless buscaba un modelo que permitiera una mejor comprensión del estándar LTE y admitiera un proceso de pruebas bien documentado en el que se pudieran reutilizar los vectores de prueba para los componentes individuales, además de para el sistema completo.
La implementación de FPGAs de la capa física de LTE permitiría al equipo de pruebas adquirir datos de prueba en tiempo real.
La solución
Los ingenieros de AT4 wireless emplearon MATLAB y Simulink para modelar, simular y verificar la implementación de la capa física de LTE.
Antes de iniciar el desarrollo, los ingenieros asistieron a dos cursos de formación de MathWorks: un curso de dos días sobre el procesamiento de señales y un curso de un día sobre sistemas de comunicación.
Los ingenieros generaron su primera versión de los algoritmos con MATLAB y las funciones integradas en Signal Processing Toolbox™ y Communications Toolbox™. Desarrollaron codificadores y descodificadores convolucionales, codificadores y descodificadores de Viterbi y otros bloques en los canales de transporte y físicos de la capa física de LTE.
Tras la integración de los algoritmos basados en MATLAB dentro de Simulink, ensamblaron la cadena de transmisión completa en Simulink con un transmisor, un receptor y un canal para ejecutar simulaciones basadas en tramas a fin de verificar que el diseño se ajustaba a las especificaciones de LTE. Con el objetivo de permitir la simulación de bit verdadero para componentes de enlace descendente, los ingenieros de AT4 wireless convirtieron sus modelos de coma flotante en modelos de coma fija mediante Fixed-Point Designer™.
Este modelo de referencia permitió a los ingenieros crear vectores de pruebas de entrada para todos los transmisores y receptores, así como para bloques individuales. En cada caso, utilizaron los resultados de la simulación para crear una serie de vectores de salida correspondientes. El equipo empleó estos vectores de entrada y salida a fin de verificar su modelo de implementación y la implementación de FPGAs final.
En los sistemas de pruebas de AT4 wireless, las señales de salida procedentes del hardware pasan a través de un conversor analógico-digital. Los resultados se guardan para el procesamiento sin conexión. Los ingenieros de AT4 wireless desarrollaron algoritmos para el análisis de datos en MATLAB a fin de medir la estimación de canales y la ecualización mediante estos datos de prueba.
Con el fin de procesar los datos, AT4 wireless proporciona software de pruebas a modo de complementos para sus sistemas de pruebas. Integran los algoritmos de MATLAB en el software mediante el uso de MATLAB Compiler™ para convertir el código en archivos DLL.
AT4 wireless ha completado las versiones iniciales de la implementación de la capa física de LTE y el software de prueba. El grupo está trabajando ahora en la inclusión de la tecnología en diversos productos de pruebas para LTE.
Los resultados
- Aumento de la cobertura de las pruebas internas a más del 90%. “Las pruebas manuales requerían tanto tiempo que no podíamos realizar todas las pruebas que queríamos”, dice Francisco Javier Campos. “Gracias a la reutilización del banco de pruebas basado en Simulink a lo largo del diseño, automatizamos más pasos y logramos una cobertura de las pruebas superior al 90%, lo que supone aproximadamente cuatro veces más que antes.”
- Reutilización del marco de pruebas durante todo el proyecto. “Todos los puntos de prueba que generamos con el modelo de MATLAB sirvieron como entradas para la cosimulación de hardware en las FPGAs”, dice Francisco Javier Campos. “Como estamos usando los mismos vectores de prueba y marcos de prueba, estamos seguros casi al 100% de que las FPGAs y el modelo se comportan de la misma forma.”
- Reducción de las tareas de desarrollo en un 25–30%. “No resultó fácil depurar una cadena elaborada de operaciones”, resalta Marco Pausini. “Ahora, podemos aislar rápidamente los problemas de implementación mediante la extracción de la entrada y la salida de cada bloque en nuestro modelo de Simulink y la comparación de la salida con los resultados de las pruebas. Cada iteración es mucho más rápida y las tareas de desarrollo globales se han reducido en un 25%–30%.”
Productos utilizados
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