Progettazione di Sistemi di Comunicazione Wireless in MATLAB e Dispositivi Software Defined Radio URSP
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Questo corso è rivolto a ingegneri di sistema e ingegneri RF che necessitano di un rapido avviamento alle moderne tecniche di comunicazione e al workflow radio-in-the-loop.
Giorno 1/2
Comunicazione su un canale privo di rumore
Obiettivo: Modellazione di un sistema di comunicazione ideale a portante singola e familiarizzazione con i System object.
- Teorema di campionamento e aliasing
- Utilizzo della simulazione in banda base complessa rispetto alla banda passante reale
- Creazione di un flusso di bit casuale
- Scopri i System object e i loro vantaggi
- Modulazione di un flusso di bit con QPSK
- Applicazione del pulse-shaping al segnale trasmesso
- Utilizzo dei diagrammi ad occhio e dell'analisi spettrale
- Modellazione di un ricevitore QPSK per un canale privo di rumore
- Calcolo del tasso di errore bit
Canali rumorosi, codifica del canale e tassi di errore
Obiettivo: Modellare un canale AWGN. Utilizzare i codici convoluzionali, LDPC e turbo per ridurre il tasso di errore bit. Per gli esempi vengono utilizzati codici di correzione degli errori dei sistemi DVB-S.2 e LTE. Accelerare le simulazioni utilizzando più basi.
- Modellazione di un canale AWGN
- Utilizzo della codifica e della decodifica del canale: codici convoluzionali, LDPC e turbo
- Decodifica mediante diagramma di Trellis e algoritmo di Viterbi
- Utilizzo di Parallel Computing Toolbox per accelerare le simulazioni Monte Carlo
- Discussione sui metodi di accelerazione alternativi: GPU, MATLAB Distributed Computing Server™, Cloud Center
Errori di temporizzazione e di frequenza e canali multipercorso
Obiettivo: Modellare gli errori di offset di frequenza e di jitter temporale e loro mitigazione, mediante tecniche di sincronizzazione della frequenza e del tempo. Modellare canali multipercorso a dissolvenza uniforme e la loro mitigazione mediante equalizzatori.
- Modellazione degli offset di fase e di tempo
- Attenuazione dell'offset di frequenza utilizzando un PLL
- Mitigazione del jitter temporale utilizzando la sincronizzazione temporale Gardner
- Modellazione di canali a dissolvenza uniforme
- Utilizzo di sequenze di addestramento per la stima del canale
- Modellazione di canali a dissolvenza a selettività di frequenza
- Utilizzo degli equalizzatori di Viterbi per i canali time-invariant e di equalizzatori lineari LMS per i canali time-variant
- Dimostrazione di una demodulazione in tempo reale di trasmissioni a portante singola utilizzando RTL-SDR
Giorno 2/2
Sistemi di comunicazione a portante multipla per canali multipercorso
Obiettivo: Comprendere la motivazione dei sistemi di comunicazione a portante multipla per canali a selettività di frequenza. Modellare un ricetrasmettitore OFDM con prefisso ciclico e finestratura. Verranno utilizzati i valori dei parametri dei sistemi IEEE 802.11ac e LTE.
- Motivazione per la comunicazione a portante multipla
- Introduzione alla modulazione multiportante a divisione di frequenza ortogonale (OFDM)
- Generazione di simboli OFDM utilizzando l'IFFT
- Prevenzione dell'interferenza tra i blocchi utilizzando un prefisso ciclico
- Riduzione delle emissioni fuori banda utilizzando la finestratura
- Vantaggi e svantaggi dell'OFDM
- Metodi di recupero di tempo e frequenza per l'OFDM
- Stima del canale utilizzando simboli pilota
- Equalizzazione nel dominio della frequenza
Utilizzo di sistemi multi-antenna per guadagnare in robustezza e capacità
Obiettivo: Comprendere un sistema di comunicazione alternativo multi-antenna. Modellare sistemi di beamforming, diversità e multiplazione spaziale. Costruire un sistema MIMO-OFDM per comunicazioni a banda larga. Verranno discusse le modalità IEEE 802.11ac e LTE.
- Vantaggi e tipi di sistemi multi-antenna
- Trasmissione e ricezione del beamforming
- Ricezione di tecniche di diversità
- Trasmissione delle diversità utilizzando codici a blocchi ortogonali spazio-tempo
- Modello di canale a banda stretta a input multipli e output multipli (MIMO)
- Stima di modelli MIMO
- Multiplazione spaziale utilizzando l'equalizzazione ZF e MMSE
- Comunicazioni a banda larga utilizzando un sistema MIMO-OFDM
Costruzione di un sistema radio-in-the-loop
Obiettivo: Comprendere il workflow di sviluppo radio-in-the-loop. Utilizzare RTL-SDR e USRP come piattaforme di sviluppo radio-in-the-loop.
- Panoramica sul workflow radio-in-the-loop
- Supporto hardware per le comunicazioni MathWorks (RTL-SDR, ADALM-PLUTO, USRP, Zynq®-Based Radio)
- Confronto tra alternative hardware (tabella pro/contro)
- Diverse modalità di trasmissione e ricezione RIL (burst singolo, in loop, in streaming)
- Creazione di un sistema di comunicazione end-to-end a portante multipla a singola antenna utilizzando un USRP
- Dimostrazione di un sistema OFDM-MIMO via radio 2x2 utilizzando gli USRP
Livello: Intermedio
Prerequisiti:
- Fondamenti MATLAB e conoscenza di sistemi di telecomunicazione digitali
Durata: 2 giorni
Lingue: English