原创《一种基于UVM的数字波束形成器模块级验证方法》：本文关于波束论文范文,可以做为相关论文参考文献,与写作提纲思路参考。
摘 要：本文介绍一种基于UVM验证方法的相控阵雷达数字波束形成模块（DBF）的验证平台及其实现方法.该方法利用DPI接口在激励产生器模块（sequence）中构建c函数模型,实现通道数据,加权系数,校正系数以及波束指向系数的复数运算,并完成浮点数到定点数的转换,激励到DBF模块中.同时,平台会自动采集经DBF模块运算后的波束信息,并与参考模型进行自动化的结果比对,比对正确的结果会由定点数转换为浮点数后写入文件以供后续处理.
关键词： 数字波束形成；UVM；仿真验证；验证方法学
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.14.264
1 引言
数字波束形成（DBF） 一直是相控阵雷达的关键技术,传统的数字波束形成器设计流程在选定FPGA 器件后,先进行硬件描述语言的设计输入,简单仿真后就综合出网表并下载到目标板进行调试.仿真验证一般不会作为主要的保证设计质量的手段,也不会使用任何验证方法学.但是伴随DBF系统规模以及设计复杂度的提高,仅靠后期板上调试会浪费大量时间,并且难于定位逻辑错误,所以仿真验证在数字波束形成器模块的设计流程中的重要性逐渐提高,并且倾向使用芯片验证中用到的方法学.
2 DBF基本原理
DBF采用数字处理方法,对于某一方向入射信号,补偿由于传感器在空间位置不同而引起的传播路程差导致的相位差,实现同相叠加,从而实现该方向的最大能量接收,完成该方向上波束形成,主要完成下列运算：
（1）
式中,f （t） 为目标接收信息；k为波束号；d为阵元间距；为发射载长；为目标信号相对天线阵面法线的入射角；n为第n通道；N 为天线阵面上垂直向排列的阵元数；W 为加权系数；C为校正参数；反映波束指向.
（2）
显然,当波束指向满足式（2）时, 该波束接收到的信号最大,其他方向的波束信号幅度下降.可以将式（1）简化为
式中, X （n） 为第n通道来的输入复信号；为波束指向参数.
由以上公式可以看出,波束形成器实质是完成输入信号和对应的权系数复数乘法累加的功能,在工程上一般采用FPGA實现.
3 基于UVM的数字波束形成器模块级验证方法
为解决FPGA在仿真验证阶段由于需要产生的测试激励信号较为复杂,且其激励数据源多为由浮点复数经过转换而形成的二进制或十六制的定点矢量化数据,利用传统的Verilog或VHDL等硬件描述语言很难将其实现的技术问题,我们采用如下的技术方案实现：使用UVM验证平台结构和验证思想完成数字波束合成验证的整体框架,使用C模型完成测试激励数据的复数运算及浮点数到定点数的转换,使用DPI接口完成C模型与UVM序列发生器模块的无缝对接.
图1为基于UVM的数字波束形成器模块验证平台,该平台采用系统级硬件描述语言System Verilog完成.主要包括以下10个组件：测试用例库）、验证环境、*器、数据-系数生成器、波束数据转换器、监视器、激励产生器、驱动器、记分板、参考模型、比较器.
与传统的UVM验证平台相比较,为了适配数字波束形成器模块的复数乘累加运算,本方法在激励产生器中调用DPI接口,利用C模型进行浮点数运算,并完成浮点数到定点数的转换,以实现可重用、易维护、高效、方便的测试激励信号建立方法.
首先,在激励产生器中声明DPI接口,以及需要调用的通道复信号产生c函数：
Import "DPI-C" function void dbf_data_build（）；
import "DPI-C" function void dbf_coef_build（）；
然后,由C语言实现的数据-系数生成器,对通道数据,加权系数,校正系数以及波束指向系数进行复数运算,并完成浮点数到定点数的转换.激励产生器通过DPI接口调用数据-系数生成器中产生的激励数据包,并将其按照一定的顺序及数量,发送给驱动器.驱动器将获得的激励数据包,通过接口将其驱动到待测试模块上.监视器收集DUT的端口数据,并同样通过DPI接口将采样到的数据通过由C语言实现的波束数据转换器转换为复数域信号,并写入文件.记分板通过比较待测设计与参考模型的输出是否一致,来验证待测设计是否正常运行,并给出验证结果.
最后,通过覆盖率的统计分析检测功能是否遍历,以保证设计在实际运用环境中的功能正确.
4 结语
本文基于UVM 验证方法学实现了数字波束形成器模块级验证,该方法利用DPI接口在激励产生器模块中构建c函数模型,实现通道数据,加权系数,校正系数以及波束指向系数的复数运算,并完成浮点数到定点数的转换,激励到DBF模块中.有效解决了传统功能仿真验证中存在的通用性差,效率低等问题.
参考文献：
[1]吕欣欣,刘淑芬.FPGA通用验证平台建立方法研究[J].微电子学与计算机,2010,27（05）：46-49.
[2]Accellera.Universal verification methodology（uvm）1.0 user’s guide.February,2011.
[3]Tashan S.Coverage metrics for functional validation of hardware designs[J].IEEE Design& Test of Computers,2001,18（04）：36-45.
波束论文参考资料：
结论：一种基于UVM的数字波束形成器模块级验证方法为关于对不知道怎么写波束论文范文课题研究的大学硕士、相关本科毕业论文波束论文开题报告范文和文献综述及职称论文的作为参考文献资料下载。
