Проектирование беспроводных систем связи в MATLAB с использованием программно-определяемого радио USRP

Цель курса

Этот двухдневный курс демонстрирует, как проектировать и моделировать цифровые системы связи с одно или несколькими несущими используя MATLAB. В курсе представлены системы связи использующие несколько антенн и турбо кодеки, так же, в курсе демонстрируется процесс построения моделей различных искажений в каналах связи. Элементы систем связи стандартов LTEи IEEE802.11 будут использованы в качестве примеров. Слушатели курса создадут систему радио-в-контуре используя аппаратуру реального времени (RTL-SDR и USRP).

Целевая аудитория данного курса включает в себя системных инженеров и инженеров радиочастотного тракта, которым необходимо быстрое освоение современных телекоммуникационных техник и технологии проектирования радио-в-контуре.


 Предварительная подготовка

Курс MATLAB для профессионалов и знания в области цифровых систем связи.

 

Программа курса

День 1 из 2

Передача данных через идеальный канал связи (1.5 ч.)

Цель: Построение модели идеальной системы связи с одной несущей. Знакомство с системными объектами (System objects). 

  • Теория оцифровки и наложения спектров
  • Симуляция комплексного сигнала на нулевой частоте против симуляции на реальной несущей
  • Создание случайного битового потока
  • Системные объекты и преимущества их использования
  • QPSK модуляция битового потока
  • Применение сглаживания передаваемых сигналов
  • Глазковая диаграммы и спектральный анализ
  • Построение модели QPSK приёмника для идеального канала связи
  • Подсчёт вероятности битовой ошибки


Каналы с помехой, канальное кодирование и вероятность битовой ошибки (BER) (3 ч.)

Цель: Построение модели канала связи с помехой в виде аддитивного белого гауссовского шума (AWGN). Использование свёрточного, LDPC и турбо кодов для снижения BER. Помехоустойчивое кодирование из стандартов DVB-S.2 и LTE используются как примеры. Ускорение симуляций с использование распараллеливания по ядрам. 

  • Построение модели канала с AWGN
  • Использование канального кодирования и декодирования: свёрточные, LDPC и турбо коды
  • Решётчатая диаграмма кодера и декодирование Витерби
  • Использование Parallel Computing Toolbox для ускорения симуляции Монте Карло
  • Обсуждение альтернативных методов ускорения: GPUs, MDCS, MATLAB Parallel Cloud


Частотные и тактовые расстройки, каналы с многолучёвостью (2.5 ч.)

Цель: Моделирование частотной и тактовой расстойки, а также методов синхронизации. Построение моделей с моголучёвостью, замираниями в канале и борьбы с ними с помощью эквалайзеров. 

  • Построение моделей с фазовыми и временными сдвигами
  • Уменьшение сдвига по частоте с использованием контура ФАПЧ
  • Уменьшение тактовой расстройки используя алгоритм Гарднера
  • Построение модели канала с плоскими замираниями
  • Оценка канала с использованием тренировочных последовательностей
  • Моделирование каналов с частотно-селективными замираниями
  • Использование эквалайзера Витерби для стационарных по времени каналов и LMS линейных эквалайзеров для не стационарных по времени каналов.
  • Демонстрация демодуляции в реальном времени сигнала на одной несущей использую RTL-SDR


День 2 из 2

Системы связи с несколькими несущими для каналов с многолучёвостью (2.0 ч.)

Цель: Понимание мотивации для систем связи с несколькими несущими для частотно-селективных каналов. Построение модели OFDM приёмопередатчика с циклическим префиксом и применением оконных функций. Значения системных параметров будут взяты из стандартов IEEE802.11ac и LTE. 

  • Мотивация использования нескольких несущих
  • Введение в OFDM модуляцию
  • Формирование OFDM символа с использованием ОБПФ
  • Предотвращение внутриблочной интерференции с использованием циклического префикса
  • Использование оконных функций для сокращения внеполосового излучения
  • Преимущества и недостатки OFDM
  • Методы восстановления тактовой и несущей частот в OFDM
  • Оценка канала связи с использованием пилотных символов
  • Выравнивание в частотной области


Использование нескольких антенн для увеличения надёжности и пропускной способности (2.5 ч.)

Цель: Понимание альтернативных систем связи с несколькими антеннами. Построение моделей систем формирования диаграммы направленности (ДН), разнесённого приёма и пространственного мультиплексирования. Построение широкополосной MIMO-OFDM системы связи. Также, будут обсуждены режимы MIMOв стандартах IEEE802.11ac и LTE. 

  • Преимущества и типы систем с несколькими антеннами
  • Формирование ДН на передающей и приёмной сторонах
  • Техники разнесённого приёма
  • Достижение разнесённой передачи используя ортогональные пространственно-временные коды
  • Модель узкополосного MIMO канала
  • Оценка MIM Oканала
  • Пространственное мультиплексирование с использованием ZF и MMSE эквалайзеров
  • Широкополосные системы связи с MIMO-OFDM


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

Цель: Понимание рабочего процесса радио-в-контуре. Использование RTL-SDR и USRP как аппаратные платформы для радио-в-контуре. 

  • Обзор рабочего процесса радио-в-контуре
  • Поддерживаемые MathWorks аппаратные платформы (RTL-SDR, USRP, Zynq-Based Radio)
  • Сравнение аппаратных платформ
  • Различные режимы передачи и приёма в рабочем процессе радио-в-контуре (однократный, циклический, потоковый)
  • Построение сквозной (от абонента к абоненту) системы связи с одной антенной и несколькими несущими, используя USRP
  • Демонстрация системы передачи данных через эфир в режиме 2x2 OFDM-MIMO, используя USRP 

 

Поделиться

Код тренинга

MLCM
*
Настоящим в соответствии с Федеральным законом № 152-ФЗ «О персональных данных» от 27.07.2006, отправляя данную форму, вы подтверждаете свое согласие на обработку персональных данных . Мы, ООО ЦИТМ "Экспонента" и аффилированные к нему лица, гарантируем конфиденциальность получаемой нами информации. Обработка персональных данных осуществляется в целях эффективного исполнения заказов, договоров и пр. в соответствии с «Политикой конфиденциальности персональных данных». * - обязательные поля