Разработка и прототипирование систем связи с SDR USRP

Записаться на обучение

Описание курса

Курс обучает проводить динамическую симуляцию цифровых систем связи с одной или несколькими несущими в MATLAB®. В рамках курса мы знакомимся с много-антенными системами связи, турбо-кодированием, моделями неидеальностей канала распространения. В качестве примеров используются компоненты систем LTE и IEEE 802.11. Слушатели соберут систему «радио-в-контуре» с применением аппаратных платформ RTL-SDR или USRP.

Курс будет полезен системным инженерам и проектировщикам РЧ-тракта, которым необходимо быстро поднять квалификацию в области современных техник беспроводной связи и рабочего процесса «радио-в-контуре».

Рассматриваемые темы:

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 Основы работы в MATLAB и знание основ цифровых систем связи.

Продукты

Communications Toolbox
Phased Array System Toolbox

Длительность

2 дня

Программа курса

Связь по каналу без шума
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
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
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

Системы связи на нескольких несущих при многолучевом распространении
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
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»
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