Entwerfen von drahtlosen Kommunikationssystemen mit MATLAB und USRP Software Defined Radios

In diesem zweitägigen Kurs entwerfen und analysieren Sie digitale Kommunikationssysteme mit Einzel- und Multiträger mit MATLAB^®. Mehrantennen und turbo-codierte Kommunikationssysteme sowie unterschiedliche Kanalbeeinträchtigungen und deren Modellierung werden eingeführt und demonstriert. Als Beispiele werden Komponenten aus LTE- und IEEE 802.11-Systemen verwendet. Die Kursteilnehmer bauen ein Radio-in-the-Loop System mit Echtzeit-Hardware (RTL-SDR und USRP^®).

Die Zielgruppe für diesen Kurs umfasst Systemingenieure und HF-Ingenieure, die einen schnellen Einstieg in moderne Kommunikationstechniken und den Radio-in-the-Loop Workflow benötigen.

Voraussetzungen

MATLAB^® Grundlagen und Kenntnisse in digitalen Kommunikationssystemen

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Voraussetzungen

MATLAB^® Grundlagen und Kenntnisse in digitalen Kommunikationssystemen

Tag 1 von 2
Aufbau eines störungsfreien Kommunikationskanals	Ziel: Entwerfen eines idealen Kommunikationssystems und das Anwenden der System-Objekte. Abtasttheorem und Aliasing Komplexes Basisband versus reale Passband-Simulation Erstellen eines zufälligen Bitstroms Untersuchung von System-Objekten und deren Vorteile Modulation eines Bitstroms mit QPSK Anwendung des Pulsformungsfilters auf das übertragene Signal Benutzung von Augendiagrammen und Spektralanalysen Modellierung eines QPSK-Empfängers für einen störungsfreien Kanal Berechnung der Bitfehlerrate
Verrauschte Kanäle, Kanalcodierung und Fehlerrate	Ziel: Modellierung eines AWGN-Kanals. Verwenden von Faltungs-, LDPC- und Turbo-Codes, um die Bitfehlerrate zu reduzieren. Als Beispiel werden Fehlerkorrekturcodes von DVB-S.2 und LTE-Systemen verwendet. Beschleunigung von Simulationen mit Hilfe von mehreren Kernen. Modellierung eines AWGN-Kanals Verwenden von Kanalcodierung und Decodierung: Faltungs-, LDPC- und Turbo-Codes Decodierung mit Trellis-Diagrammen und Viterbi Algorithmen Verwenden der Parallel Computing Toolbox zur Beschleunigung der Monte-Carlo Simulationen Diskussion alternativer Beschleunigungsmethoden: GPUs, MATLAB Parallel Server^™, Cloud Center
Zeit- und Frequenzfehler und Mehrwegempfang	Ziel: Modellieren von Frequenz-Offset, Timing-Jitter Fehler und Ausgleichen mittels Frequenz und Timing-Synchronisationsmethoden. Modellieren von Fading-, Mehrwegkanälen und Ausgleichen mittels Equalizer. Modellierung von Phasen- und Zeit-Offsets Ausgleichung von Frequenz-Offset mit einer PLL Ausgleichung von Timing-Jitter mit Gardner Timing-Synchronisation Modellierung von Flat-Fading Kanälen Kanalschätzung mittels Trainingssequenzen Modellierung frequenzselektiver Fading-Kanäle Verwendung von Viterbi- Equalizer für zeitinvariante Kanäle und LMS-Linear-Equalizer für zeitvariable Kanäle Demonstration einer Echtzeit-Demodulation von Single-Carrier Sendung mit RTL-SDR

Tag 2 von 2
Multiträger-Kommunikationssysteme für Mehrwegkanäle	Ziel: Grundlegendes zur Motivation für Multiträger -Kommunikationssysteme für frequenzselektive Kanäle. Modellierung eines OFDM-Transceivers mit zyklischem Präfix und Fensterung. Dabei werden Systemparameterwerte von IEEE 802.11ac und LTE verwendet. Motivation für Multiträge-Kommunikation Einführung in die Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) Erzeugen von OFDM-Symbolen mit dem IFFT Vermeidung von Interblock-Interferenzen mit einem zyklischen Präfix Reduzierung von Außerbandaussendungen mittels Fensterung Vor- und Nachteile von OFDM Zeit- und Frequenzwiederherstellungsmethoden für OFDM Kanalschätzung mit Pilotsymbolen Frequenzbereichsausgleich
Verwenden mehrerer Antennen für Robustheit und Kapazitätsgewinne	Ziel: Verstehen eines alternativen Mehrantennen-Kommunikationssystems. Modellierung von Beamforming-, Diversity- und räumlichen Multiplex-Systemen. Aufbau eines MIMO-OFDM-Systems für Breitbandkommunikation. MIMO Modi von IEEE 802.11ac und LTE werden diskutiert. Vorteile und Typen von Mehrantennen-Systemen Senden und Empfangen von Beamforming Diversity-Methoden beim Empfangen Erreichen der Sende-Diversity mit orthogonalen Raum-Zeit-Block-Codes Schmalband Multiple Input Multiple Output (MIMO) Kanal Modell MIMO-Kanalschätzung Räumliches Multiplexing mit ZF- und MMSE-Equalization Breitbandkommunikation mit einem MIMO-OFDM-System
Aufbau eines Radio-in-the-Loop Systems	Ziel: Verständnis des Radio-in-the-Loop Entwicklungsworkflows. Verwenden von RTL-SDRs und USRPs als Radio-in-the-Loop Entwicklungsplattformen. Überblick über den Radio-in-the-Loop Workflow MathWorks Communications Hardware Support (RTL-SDR, USRP, Zynq^®-Based Radio) Hardware-Alternativvergleich (Pros / Cons-Tabelle) Verschiedene RIL-Sende- und Empfangsmodi (Single-Burst, Looped, Streaming) Aufbau eines End-to-End Einzelantenne Multiträger-Kommunikationssystems mit einem USRP Demonstration eines 2x2 OFDM-MIMO Systems für die Übertragung über die Luft mit USRPs