Communications Toolbox

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Communications Toolbox

Entwurf und Simulation der Bitübertragungsschicht von Kommunikationssystemen

 

Die Communications Toolbox™ bietet Algorithmen und Apps für die Analyse, den Entwurf, die End-to-End-Simulation und die Verifizierung von Kommunikationssystemen. Mit den Algorithmen der Toolbox, darunter Kanalcodierung, Modulation, MIMO und OFDM, können Sie ein Modell der Bitübertragungsschicht Ihres auf Standards basierenden oder individuell entworfenen drahtlosen Kommunikationssystems erstellen und simulieren.

Die Toolbox bietet eine Waveform Generator-App, Konstellations- und Augendiagramme, Bitfehlerraten- und weitere Analysetools sowie Scopes zur Validierung Ihrer Entwürfe. Mit diesen Tools können Sie Signale generieren und analysieren, Kanaleigenschaften visualisieren und Leistungsmetriken, wie z. B. die Error Vector Magnitude (EVM), abrufen. Die Toolbox umfasst statistische und räumliche Kanalmodelle, darunter Rayleigh, Rice-MIMO und WINNER II. Außerdem umfasst sie HF-Störungen, darunter HF-Nichtlinearitäten und Trägerversatz, sowie Kompensationsalgorithmen einschließlich der Träger- und Symbol-Timing-Synchronisation. Mit diesen Algorithmen können Sie Spezifikationen auf Verbindungsebene realistisch modellieren und die Auswirkungen von Kanalbeeinträchtigungen kompensieren. 

Mit der Communications Toolbox zusammen mit HF-Instrumenten oder Hardware Support Packages können Sie Ihre Sender- und Empfängermodelle mit Funkmodulen verbinden und Ihre Entwürfe durch Over-the-Air-Tests prüfen.

End-to-End-Simulation

Simulieren Sie Link-Level-Modelle von Kommunikationssystemen. Untersuchen Sie Was-wäre-wenn-Szenarien, und bewerten Sie Kompromisse zwischen verschiedenen Systemparametern. Erhalten Sie Referenzwerte für Kenngrößen des Systems (z. B. BER, PER, BLER und Durchsatz).

Modulation und Kanalcodierung

Geben Sie Systemkomponenten für die Kanalcodierung (einschließlich Faltungs-, Turbo-, LDPC- und TPC-Codierung), die Modulation (einschließlich OFDM, QAM, APSK), das Scrambling, das Interleaving und die Filterung an.

HF-Satellitenverbindung.

Empfängerentwurf und Synchronisation

Modellieren und simulieren Sie Empfänger- und Synchronisationskomponenten im Front-End, einschließlich AGC, Korrektur der I/Q-Unsymmetrie, DC-Blockierung sowie Timing- und Träger-Synchronisation.

Korrigieren von QAM mit Frequenzoffsets mithilfe grober und feiner Synchronisation.

Leistungsmetriken auf Verbindungsebene

Charakterisieren Sie die Leistung auf Verbindungsebene mit BER-, BLER-, PER- und Durchsatzmessungen.

Schätzen der LDPC-Leistung in einem AWGN-Kanal.

Kanalmodellierung

Charakterisieren Sie die Auswirkungen von HF-Störungen durch Modellierung von Rauschen, Fading und Interferenzen. Berücksichtigen Sie Pfadverluste durch Freiraumdämpfung und atmosphärische Effekte.

Kanäle mit Rauschen und Fading

Simulieren Sie Modelle für Kanalrauschen und Fading, darunter AWGN, Mehrwege-Rayleigh-Fading, Rice-Fading und räumliche WINNER II-Kanalmodelle.

Mehrere Fading-Kanäle mit WINNER II-Kanalmodell.

HF-Störungen 

Modellieren Sie Auswirkungen von HF-Störungen wie Nichtlinearitäten, Phasenrauschen, I/Q-Unsymmetrie, thermischem Rauschen sowie Phasen- und Frequenzoffsets.

End-to-End-QAM-Simulation mit HF-Störungen.

Generierung von Wellenformen

Generieren Sie verschiedene anpassbare oder auf Standards basierende Wellenformen der Bitübertragungsschicht. Verwenden Sie die Wireless Waveform Generator-App, um Testsignale zu erzeugen. Verwenden Sie Wellenformen als „goldene Referenz“ für Ihre Entwürfe.

Wireless Waveform Generator-App

Generieren, stören, visualisieren und exportieren Sie modulierte Wellenformen (einschließlich OFDM, QAM, PSK und WLAN 802.11).

Generierung, Visualisierung und Export von Wellenformen und Anwendung von HF-Störungen darauf.

Auf Standards basierende Wellenformen

Generieren Sie Wellenformen gemäß verschiedenen Standards, darunter Signale für DVB, MIL-STD 188, Fernsehen und FM-Rundfunk, ZigBee®, NFC, WPAN 802.15.4, cdma2000 und 1xEV-DO. 

DVB-S.2-Verbindung einschließlich LDPC-Codierung.

MIMO-Verarbeitung

Erhöhen Sie die Systemleistung mit MIMO- und Massive-MIMO-Techniken für mehrere Antennen. Charakterisieren Sie MIMO-Empfänger und -Kanäle.

MIMO-Techniken

Simulieren Sie die Effekte von hybridem Beamforming mit Massive-MIMO. Außerdem können Sie eine Sende- und Empfangsdiversität einbeziehen und die Effekte von Raum-Zeit-Blockcodierung und räumlichem Multiplexing auf die Systemleistung simulieren.

Hybrides Beamforming mit Massive-MIMO.

MIMO-Kanäle und -Empfänger

Nutzen Sie das MIMO-Mehrwege-Fading und die räumliche WINNER II-Kanalmodellierung, und modellieren Sie MIMO-Empfängerkomponenten, einschließlich MIMO-Kanalschätzung und -entzerrung.

Mehrbenutzer-MIMO mit WINNER II-Kanalmodell.

Visualisierung und Analyse

Analysieren Sie Systemreaktionen unter Rausch- und Interferenzbedingungen, studieren Sie das Verhalten des Systems und ermitteln Sie, ob es die Leistungsanforderungen erfüllt.

Signalvisualisierungen

Verwenden Sie Scopes in Form von Konstellationsdiagrammen und Augendiagrammen, um die Auswirkungen verschiedener Störungen und Korrekturen zu visualisieren.

Visualisieren und Messen von Signalen mit Augen- und Konstellationsdiagrammen.

Signalmessungen

Berechnen Sie Standardmessungen (einschließlich EVM, ACPR, ACLR, MER, CCDF, Höhe der Augen, Jitter, Anstiegszeit, Abfallzeit), um die Systemleistung quantitativ zu charakterisieren.

EVM-Messungen für ein ZigBee-System.

Software-Defined Radio

Verbinden Sie Ihre Sender- und Empfängermodelle mit Funkmodulen und prüfen Sie Ihre Entwürfe durch Over-the-Air-Sendung und -Empfang.

Unterstützte Funkmodule

Verbinden Sie Ihre Wellenformen mit zahlreichen unterschiedlichen unterstützten Software-Defined Radios (SDRs), die etwa auf ADALM® Pluto®, RTL-SDR, USRP® und Xilinx® Zynq® basieren.

Sender und Empfänger

Verarbeiten Sie erfasste oder Live-Over-the-Air-Funksignale für Anwendungen wie die Verfolgung von Flugzeugen mit ADS-B-Signalen, automatische Zählerablesungen, FM-Rundfunk mit RBDS und FRS/GMRS-Empfänger.

Verarbeitung erfasster SDR-Signale zur Spektrumerkennung.

Beschleunigung

Beschleunigen Sie Simulationen Ihrer Kommunikationssysteme wesentlich, indem Sie die C-Code-Generierung, GPU-optimierte Algorithmen oder eine parallele Verarbeitung nutzen. 

C-Code-Generierung

Beschleunigen Sie die Verarbeitung mithilfe ausführbarer C/C++-Dateien, die Sie automatisch aus Ihren Modellen generieren.

Beschleunigung der Simulation mit MATLAB Coder.

GPU-optimierte Algorithmen

Verwenden Sie GPU-Hardware (Grafikprozessoren) für rechenintensive Algorithmen wie Turbo-, LDPC-, Viterbi- und Faltungs-Codierung und -Decodierung.

DVB-S.2-Simulation mit GPU-basiertem LDPC-Decoder.

Parallele Verarbeitung

Verarbeiten Sie verschiedene Iterationen Ihres Algorithmus gleichzeitig in zahlreichen verfügbaren MATLAB-Arbeitsprozessen. Nutzen Sie Ihren Mehrkerncomputer, Serverfarmen und den Amazon® EC2-Webdienst.

Beschleunigung von BER-Simulationen mit Parallel Computing. 

Kosimulation von PHY und MAC

Modellieren und simulieren Sie die kombinierte Verarbeitung auf der Bitübertragungsschicht (PHY) und der Medium Access Control-Schicht (MAC).

Packet-Radio-Kommunikation

Modellieren und simulieren Sie Packet-Radio-Modems einschließlich Verarbeitung auf der Datenübertragungsschicht mit ALOHA- oder CSMA/CA-MAC-Algorithmen.

Auf Standards basierende MAC-Frames

Generieren und decodieren Sie MAC-Frames für verschiedene Standards einschließlich ZigBee (IEEE® 802.15.4) und NFC.

Generierung und Decodierung von MAC-Frames nach ZigBee.

Neue Funktionen

Wireless Waveform Generator-App

Erstellen, Stören, Visualisieren und Exportieren modulierter Wellenformen

Beispiel mit Massive-MIMO

Simulieren einer End-to-End-MIMO-Verbindung mit hybridem Beamforming

Beispiel für ein ALOHA- oder CSMA/CA-Packet-Radio-Netzwerk

Simulieren einer Zugangskontrolle für ein ALOHA- oder CSMA/CA-Medium

Funktionen für Pfadverluste

Berücksichtigung von Pfadverlusten durch Freiraumdämpfung, Nebel, Gas und Regen

Communications Toolbox Support Package für ADALM-Pluto-Funk auf analogen Geräten

Prototyping und Testen von ADALM-Pluto-Funksystemen

 

Details zu diesen Merkmalen und den zugehörigen Funktionen finden Sie in den Versionshinweisen.

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