Conception de Systèmes de Communication Sans Fil avec MATLAB et Radio Logicielle USRP

Détails de la formation

Cette formation de deux jours montre comment concevoir et simuler des systèmes de communications numériques mono et multi-porteuses avec MATLAB®. Les systèmes de communication multi-antennes et turbo-codes sont introduits, différents types de dégradations sur les canaux et leur modélisation seront démontrées. Les composants des systèmes LTE et IEEE 802.11 seront utilisés comme exemples. L'instructeur fera la démonstration d'un système Radio-in-the-Loop en utilisant du matériel temps réel (RTL-SDR et USRP^®).

Cette formation s'adresse aux ingénieurs système et RF ayant besoin de se familiariser rapidement avec les techniques de communication modernes ainsi qu'avec le workflow Radio-in-the-Loop.

Jour 1 sur 2

Communication sur un canal non bruité

Objectif: Modélisation d'un système de communication idéal et se familiariser avec les System objects.

Théorème d'échantillonnage et repliement spectral
Simulations à bande base complexe vs réelle
Créer un flux de bits aléatoires
Les System objects et leurs avantages
Modulation d'un flux de bits avec une constellation QPSK
Appliquer un filtre de mise en forme sur le signal transmis
Diagramme de l'oeil et analyse spectrale
Modélisation d'un récepteur QPSK pour un canal non bruité
Calcul du taux d'erreur

Canaux bruités, codage du canal et taux d'erreur

Objectif: Modélisation d'un canal AWGN. Utiliser des codes convolutifs, LDPC et turbo-codes pour réduire le taux d’erreur. Les codes correcteurs des systèmes DVB-S.2 et LTE sont utilisés comme exemples. Accélération de la simulation avec plusieurs processeurs.

Modélisation d'un canal AWGN
Codage et décodage d'un canal : codes convolutifs, LDPC, et turbo-codes
Décodage à l'aide du diagramme de Treillis et de l'algorithme de Viterbi
Utilisation de Parallel Computing Toolbox pour accélérer les simulations Monte Carlo
Présentation de méthodes complémentaires pour l'accélération : GPUs, MATLAB Parallel Server™, Cloud Center

Erreurs de synchronisation et multi-trajets

Objectif: Modélisation du décalage fréquentiel, des erreurs de gigue d'horloge, et leur atténuation en utilisant des méthodes de synchronisation. Modélisation de l'atténuation plate, des canaux multivoies et de l'atténuation avec égaliseurs.

Modélisation du décalage en temps et en phase
Atténuation du décalage en fréquence avec un PLL
Atténuation de la gigue d'horloge en utilisant la synchronisation de Gardner
Modélisation de l'atténuation plate
Utilisation des séquences d'apprentissage pour l'estimation de canal
Modélisation de canaux à atténuation sélective en fréquence
Utilisation des égaliseurs de Viterbi pour des canaux invariants dans le temps et des égaliseurs LMS pour des canaux non stationnaires
Démonstration en temps réel de la démodulation d'un signal à porteuse simple en utilisant RTL-SDR

Jour 2 sur 2

Systèmes de communication multi-porteuses pour des canaux multi-trajets

Objectif: Compréhension des systèmes de communication multi-porteuses et des canaux à sélection de fréquence. Modélisation d'un émetteur-récepteur avec préfixe cyclique et fenêtrage. Cet exemple utilise les valeurs des paramètres des systèmes IEEE 802.11ac et LTE.

Motivation pour les communications multi-porteuses
Introduction à Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM)
Génération de symboles OFDM avec la IFFT
Prévention des interférence inter-bloc avec un préfixe cyclique
Réduction des émissions hors bande avec le fenêtrage
Avantages et inconvénients du OFDM
Méthodes OFDM pour la reconstruction en temps et en fréquence
Estimation du canal avec symboles pilote
Egalisation dans le domaine fréquentiel

Utiliser plusieurs antennes pour améliorer robustesse et capacité

Objectif: Compréhension des différents systèmes de communication à antennes multiples. Modélisation de faisceaux, diversité et systèmes de multiplexage spatial. Construction d'un système MIMO-OFDM pour la communication en bande large. Les modes de fonctionnement MIMO des systèmes IEEE 802.11ac et LTE seront analysés.

Types de systèmes multi-antennes
Faisceaux d'émission et de réception
Techniques de diversité pour le récepteur
Transmettre la diversité en utilisant des codes à blocs orthogonaux en espace et temps
Modèle de canal multi-entrées/multi-sorties (MIMO) à bande étroite
Estimation d'un canal MIMO
Multiplexage spatial en utilisant l'égalisation ZF et MMSE
Communications en bande large en utilisant un système MIMO-OFDM

Construction du système Radio-in-the-Loop

Objectif: Compréhension du processus de développement d'un système Radio-in-the-Loop. Utilisation des plateformes de développement RTL-SDRs et USRPs.

Vue d'ensemble du processus de développement d'une Radio-in-the-Loop
Support MathWorks pour le hardware de communication (radios basées sur RTL-SDR, ADALM-PLUTO, USRP et Zynq^®)
Comparaisons des différents matériels
Modes d'émission/réception pour une Radio-in-the-Loop (single burst, looped, streamed)
Création d'un système de communication à antenne simple, multi-porteuses, en utilisant USRP
Démonstration d'un système 2x2 OFDM-MIMO en utilisant USRPs

Niveau: Intermédiaire

Pré-requis:

Les fondamentaux MATLAB et connaissances en systèmes de communication numérique

Durée: 2 jours

Langues: English

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