Progettazione di Sistemi di Comunicazione Wireless in MATLAB e Dispositivi Software Defined Radio URSP

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