Генерация, визуализация и экспорт сигнальных конструкций
Генерация, визуализация и экспорт сигнальных конструкций

Что входит в курс:

  • Основы моделирования систем связи;
  • Канальное кодирование, техники синхронизации;
  • Многолучевое распространение;
  • Системы связи с множественными несущими и множественными антеннами;
  • Тестирование системы в формате «радио-в-контуре».

Предварительная подготовка:

Курс MATLAB для профессионалов и знание основ цифровых систем связи.

Продолжительность курса - 2 дня.

Генерация, визуализация и экспорт сигнальных конструкций Генерация, визуализация и экспорт сигнальных конструкций

Программа

День 1

Связь по каналу без шума (1.5 ч.)

Канал с шумом, канальное кодирование и ошибки (3.0 ч.)

Частотные ошибки и ошибки синхронизации, многолучевой канал распространения (2.5 ч.)

День 2 

Системы связи на нескольких несущих при многолучевом распространении (2.0 ч.)

Использование нескольких антенн для надёжности и повышения эффективности (2.5 ч.)

Создание системы «радио-в-контуре» (2.5 ч.)

День 1

Связь по каналу без шума (1.5 ч.)

Цель: смоделировать идеальную систему связи с одной несущей и познакомиться с системными объектами. 

  • Теорема Котельникова и алиасинг;
  • Комплексный сигнал на нулевой частоте или реальный сигнал на РЧ;
  • Создание случайного битового потока;
  • Системные объекты и преимущества их использования;
  • Модуляция битового потока с использованием QPSK;
  • Применение формирования импульсов в передаваемом сигнале;
  • Глазковая диаграмма и спектральный анализ;
  • Моделирование QPSK приёмника для канала без шума;
  • Вычисление битовой ошибки (BER).

Канал с шумом, канальное кодирование и ошибки (3.0 ч.)

Цель: смоделировать канал с аддитивным белым гауссовским шумом. Использовать свёрточное, LDPC и турбо кодирование для уменьшения коэффициента ошибок. В качестве примеров используются корректирующие коды из систем DVB-S.2 и LTE. Для ускорения симуляции задействовать несколько ядер ПК.

  • Моделирование канала с аддитивным белым гауссовским шумом;
  • Использование канальных кодеков: свёрточного, LDPC и турбо;
  • Декодирование при помощи решётчатой диаграммы и алгоритма Витерби;
  • Использование Parallel Computing Toolbox для ускорения симуляций Монте Карло;
  • Обсуждение прочих методов ускорения: GPU, MATLAB Distributed Computing Server™, Cloud Center.

Частотные ошибки и ошибки синхронизации, многолучевой канал распространения (2.5 ч.)

Цель: смоделировать сдвиг частоты, джиттер и ослабление с использованием техник частотной и временной синхронизации. Смоделировать гладкие замирания, многолучевые каналы распространения и ослабление при помощи эквалайзеров. 

  • Моделирование фазовых и временных сдвигов;
  • Уменьшение частотного сдвига при помощи PLL;
  • Уменьшение временного джиттера при помощи временной синхронизации Гарднера;
  • Моделирование каналов с гладкими замираниями;
  • Использование тренировочных последовательностей для оценки канала;
  • Моделирование частотно-избирательных каналов с замираниями;
  • Использование эквалайзеров Витерби для время-независимых каналов и линейных LMS-эквалайзеров для время-зависимых каналов;
  • Демонстрация демодуляции сигнала на одной несущей в реальном времени при помощи RTL-SDR.

День 2

Системы связи на нескольких несущих при многолучевом распространении (2.0 ч.)

Цель: понять мотивацию использования систем с множественными несущими для частотно-избирательных каналов. Смоделировать OFDM-приёмопередатчик с циклическим префиксом и оконными функциями. Будут использоваться параметры систем из стандартов IEEE 802.11ac и LTE. 

  • Мотивация использования множества несущих;
  • Мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM);
  • Генерация символов OFDM при помощи ОБПФ;
  • Защита от междублочных помех при помощи циклического префикса;
  • Уменьшение излучения вне полосы при помощи оконных функций;
  • Преимущества и недостатки OFDM;
  • Методы частотного и временного восстановления для OFDM;
  • Оценка канала при помощи пилотных символов;
  • Эквализация в частотной области.

Использование нескольких антенн для надёжности и повышения эффективности (2.5 ч.)

Цель: познакомиться с альтернативными системами связи с множественными антеннами. Смоделировать системы с формированием луча, разнесением антенн и пространственным мультиплексированием. Создать MIMO-OFDM систему для широкополосной связи. Будут обсуждаться MIMO моды стандартов IEEE 802.11ac и LTE. 

  • Преимущества и типы много-антенных систем;
  • Формирование луча при приёме и передаче;
  • Техники разнесения приёмных антенн;
  • Разнесение передатчиков с использованием ортогональных пространственно-временных блочных кодов;
  • Модель узкополосного MIMO-канала;
  • Оценка MIMO канала;
  • Пространственное мультиплексирование с использованием эквалайзеров ZF и MMSE;
  • Широкополосная связь при помощи MIMO-OFDM систем.

Создание системы «радио-в-контуре» (2.5 ч.)

Цель: понять процесс разработки системы «радио-в-контуре». Использовать платформы RTL-SDR и USRP. 

  • Обзор процесса разработки системы «радио-в-контуре»;
  • Пакеты поддержки оборудования MathWorks (RTL-SDR, USRP, Zynq®-Based Radio);
  • Сравнительная таблица аппаратных решений;
  • Различные режимы приёма и передачи (single burst, looped, streamed);
  • Создание end-to-end системы связи с одной антенной и несколькими несущими на базе USRP;
  • Демонстрация системы беспроводной связи 2x2 OFDM-MIMO на базе USRPs.

${message}

${message}