Проектирование беспроводных систем связи в MATLAB

Проектирование беспроводных систем связи в MATLAB

Сегодня, инженеры по системам связи используют MATLAB для сокращения времени на разработку, начиная от разработки алгоритма до моделирования всей системы целиком и её реализации на целевой аппаратной платформе. Эти инженеры экономят время и сокращают этапы проектирование используя:

  • Проверку алгоритмов с помощью симуляции на реальном сигнале;
  • Исследование и оптимизацию поведения системы, на моделях, которые одновременно содержат все элементы системы, цифровую и аналоговые части, а также антенны;
  • Устранение ошибок проектирования на ранней стадии, до перехода к реализации;
  • Ускорение проверок и тестирования используя функции тестирования в MATLAB и Simulink;
  • Автоматическую генерацию HDL и C кода для прототипирования и конечной реализации;
  • Переиспользование моделей для ускорения итераций проектирования и для новых проектов.

Инженеры сообщают об экономии до 30% времени разработки всего проекта и 85% времени тестирования. Так же, они говорят о сокращении количества итераций при проектировании и получении надёжных работающих реализаций на ПЛИС с первого раза.


Проектирование 5G и современных технологий

Для достижения экстремальных скоростей придачи информации, минимальных задержек, повсеместного прикрытия и подключённости к сети, 5G и другие беспроводные технологии новые поколения требуют таких подходов к проектированию, которые бы перекрывали как разработку цифровых алгоритмов и их реализацию на аппаратной платформе, так и проектирование аналоговой ВЧ части системы. MATLAB и Simulink дают возможность быстро разработать и доказать жизнеспособность новой беспроводной технологии, так как MATLAB и Simulink содержат:

  • Библиотеки алгоритмов, шаблонные модели и инструменты для измерений, которые помогают моделировать, тестировать и проводить анализ современных технологий. Так же, здесь можно найти различные методы модуляции, проекты антенных систем по технологии massive MIMO и моделирование передачи сигнала в миллиметровом диапазоне.
  • Гибкие инструменты для проектирования антенных решёток, они позволяют строить модели диаграмм направленности различных фазированных антенных решёток, а также оценивать различные методы формирована диаграммы направленности и алгоритмы цифровой обработки сигналов.
  • Возможности быстрого прототипирования и тестирования новых алгоритмов для оценки их работы в реальных условиях при помощи программно-определяемого радио (SDR) или аппаратных платформ на базе ПЛИС.

Используя MATLAB и Simulink, вы можете оптимизировать характеристики системы и устранить ошибки до перехода к реализации на аппаратной платформе. Ваша проверена модель обеспечивает эталон для прототипов, а также устраняет задержки до получения работающего подтверждения концепции.


Моделирование и тестирование LTE и WLAN стандартов.

MATLAB ускоряет разработку стандартизованного физического уровня и позволяет проводить проверку по эталону, тестирование на соответствие и формировать и анализировать сигналы. Поскольку вы работаете в среде MATLAB, вы с лёгкостью можете сформировать свой собственные сигналы, проекты и алгоритмов тестирования для симуляции и тестирования на реальных сигналах.

Возможности по проектированию беспроводных LTE и WLAN систем включают в себя:

  • LTE, LTE-A, и 802.11 a/b/g/n/ac симуляцию, формирование сигналов и проверку алгоритмов;
  • Передача и приём реальных сигналов при помощи SDR и ВЧ приборов;
  • Объединение несущих частот, моделирование антенных решёток и алгоритмов формирования диаграммы направленности для MIMO систем;
  • Анализ сигналов и восстановление служебных сообщений.


Моделирование ВЧ систем антенных решёток

Цифрового управление ВЧ трактами и антенными решётками это основные технологии для сегодняшних и завтрашних беспроводных систем. С MATLAB и Simulink вы можете строить модели и симулировать ВЧ приёмопередатчики совместно с цифровыми алгоритмами, компонентами со смешанными сигналами и антенными решётками. Это позволяет быстро изучить множество различных вариантов для оптимизации характеристик всей цепи, от антенны до битового потока, даже если вы не специалист в ВЧ компонентах и антенных системах.

Что вы можете делать:

  • Моделировать и анализировать ВЧ каскады включая измеренные характеристики ВЧ компонентов, что упрощает внедрение ВЧ трактов в более крупные системы;
  • Моделировать ВЧ приёмопередатчики на порядок быстрее чем при SPICE подобном моделировании, что позволяет проводить быстрое исследование проекта;
  • Разрабатывать MATLAB алгоритмы, такие как DPD или АРУ для смягчения искажений усилителя или помех;
  • Моделировать влияние антенн и антенных решёток на конструкцию ВЧ тракта;
  • Строить модели и симулировать цифровой и гибридный метод построения диаграмм направленности для фазированных антенных решёток.


Тестирование на реальных сигналах с помощью программно-определяемого радио (SDR) и ВЧ приборов.

MATLAB и Simulink может подключаться к ВЧ оборудованию для тестирования проекта на реальных сигналах. Вы можете передавать и принимать реальные, переданные через эфир сигналы LTE, WLAN стандартов или любые другие сигналы с помощью набора из SDR, ВЧ генераторов и анализаторов спектра, в зависимости от того, работаете ли вы за своим рабочем столом, в лаборатории или в полевых условиях.

Тестирование на реальных сигналах с MATLAB и Simulink даёт вам возможность:

  • Передавать и принимать стандартные и пользовательские сигналы при помощи SDR или ВЧ приборов;
  • Проверять ваш проект на реальных сигналах;
  • Анализировать принятые сигналы при помощи инструментов измерения и просмотра в MATLAB и Simulink.

Поддерживаемые аппаратные платформы:


Прототипирование и реализация проектов на базе SDR

Используя алгоритмические модели, созданные в MATLAB и Simulink, вы можете автоматически сгенерировать HDL и C код. Это позволит избежать длительного и трудоёмкого, а также, подвержено ошибкам, процесса реализации проекта вручную. Это позволит ускорить аппаратное прототипирование и облегчит реализацию на SDR или на любой другой FPGA, SoC, or ASIC платформе.

Вы можете экспортировать отработанный алгоритм и testbench к нему в HDL симуляторы от Cadence®, Mentor Graphics® и Synopsys®, а также в SystemVerilog симуляторы для полнофункциональной проверки всего проекта.

Используя MATLAB и Simulink для прототипирования и реализации, вы можете:

  • Разрабатывать и симулировать модели алгоритмов для аппаратной реализации с фиксированной точкой и контролем временных точностей;
  • Автоматически генерировать как платформонезависимый, так и оптимизированный под конкретную платформу HDL и C код;
  • Прототипировать алгоритмы на отладочных платах SDR, SoC и FPGA;
  • Проверять алгоритмы используя режим FPGA-in-the-loop или косимуляцию с Cadence, Mentor и Synopsys HDL симуляторами;
  • Автоматически генерировать SystemVerilog модели для проверки проектов под ASIC.

${message}

${message}