MATLAB 및 Simulink 교육

Wireless Communications Systems Design with MATLAB and USRP Software-Defined Radios

교육과정 세부 정보

본 2일 교육과정은 MATLAB을 이용하여 단일 및 다중 반송파 디지털 통신 시스템을 설계하고 실행하는 방법에 대해 다룹니다. 다중 안테나 및 터보 부호 기반의 통신 시스템을 소개하고 다양한 채널 손상(channel Impairments) 모델링을 설명합니다. 실습을 위해 LTE 통신 시스템과 IEEE 802.11 기반의 시스템 내 구성요소들을 예제로써 사용할 것입니다. 또한 실시간 하드웨어(RTL-SDR 그리고 USRP)를 이용하여 radio-in-the-loop 시스템을 구축할 것입니다.

본 교육과정은 최신 통신 기술과 radio-in-the-loop 작업 흐름을 빠르게 습득하고자 하는 RF 엔지니어 및 시스템 엔지니어 분들을 대상으로 합니다.

Day 1 of 2


잡음 없는 채널을 통한 통신

Objective: 이상적인 단일 반송파 통신 시스템을 모델링하고, System object를 익힙니다.

  • 샘플링 이론 및 에일리어싱
  • 복소 기저대역과 실수 통과대역 시뮬레이션의 비교 사용
  • 난수 비트 스트림 생성
  • System object 및 System object의 이점 확인
  • QPSK를 사용하여 비트 스트림 변조
  • 전송된 신호에 펄스 성형 적용
  • 눈 다이어그램 및 스펙트럼 분석 사용
  • 잡음 없는 채널에 대해 QPSK 수신기 모델링
  • 비트 오류율 계산

잡음 있는 채널, 채널 코딩 및 오류율

Objective: AWGN 채널을 모델링합니다. 컨벌루션 코드, LDPC 코드 및 터보 코드를 사용하여 비트 오류율을 줄입니다. DVB-S.2 및 LTE 시스템의 오류 수정 코드가 예로 사용됩니다. 멀티 코어를 사용하여 시뮬레이션 속도를 높입니다.

  • AWGN 채널 모델링
  • 채널 코딩 및 디코딩 사용: 컨벌루션 코드, LDPC 코드 및 터보 코드
  • Trellis 다이어그램과 Viterbi 알고리즘을 사용하여 디코딩
  • Parallel Computing Toolbox를 사용하여 몬테카를로 시뮬레이션 가속화
  • 다른 가속 방법 논의: GPU, MATLAB Distributed Computing Server™, Cloud Center

타이밍 및 주파수 오차와 다중 경로 채널

Objective: 주파수 및 타이밍 동기화 기법을 사용하여 주파수 오프셋, 타이밍 지터 오차 및 완화를 모델링합니다. 이퀄라이저를 사용하여 플랫 페이딩, 다중 경로 채널 및 완화를 모델링합니다.

  • 위상 및 타이밍 오프셋 모델링
  • PLL을 사용하여 주파수 오프셋 완화
  • Gardner 타이밍 동기화를 사용하여 타이밍 지터 완화
  • 플랫 페이딩 채널 모델링
  • 채널 추정에 훈련 시퀀스 사용
  • 주파수 선택 페이딩 채널 모델링
  • 시불변 채널의 경우 Viterbi 이퀄라이저 사용 및 시변 채널의 경우 LMS 선형 이퀄라이저 사용
  • RTL-SDR을 사용한 단일 반송파 브로드캐스트의 실시간 복조에 대한 설명

Day 2 of 2


다중 경로 채널을 위한 다중 반송파 통신 시스템

Objective: 주파수 선택 채널에 다중 반송파 통신 시스템을 사용하는 이유를 이해합니다. 주기적 전치 부호와 윈도우 적용을 사용해 OFDM 송수신기를 모델링합니다. IEEE 802.11ac와 LTE의 시스템 파라미터 값이 사용됩니다.

  • 다중 반송파 통신을 사용하는 이유
  • 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 소개
  • IFFT를 사용하여 OFDM 기호 생성
  • 주기적 전치 부호를 사용하여 블록 간 간섭 방지
  • 윈도우 적용을 사용하여 대역 외 방사 감소
  • OFDM의 장점과 단점
  • OFDM의 타이밍 및 주파수 복구 방법
  • 파일럿 기호를 사용한 채널 추정
  • 주파수 영역 등화

강인성과 용량 이득을 위해 다중 안테나 사용

Objective: 다른 다중 안테나 통신 시스템을 이해합니다. 빔 형성, 다양성 및 공간 다중화 시스템을 모델링합니다. 광대역 통신을 위한 MIMO-OFDM 시스템을 만듭니다. IEEE 802.11ac 및 LTE의 MIMO 모드에 대해 다룹니다.

  • 다중 안테나 시스템의 이점 및 유형
  • 송신 빔 형성 및 수신 빔 형성
  • 수신 다이버시티 기법
  • 직교 공간-시간 블록 코드를 사용한 송신 다이버시티
  • 협대역 다중 입력-다중 출력(MIMO) 채널 모델
  • MIMO 채널 추정
  • ZF 및 MMSE 등화기를 사용한 공간 다중화
  • MIMO-OFDM 시스템을 사용한 광대역 통신

Radio-in-the-Loop 시스템 구축

Objective: Radio-in-the-loop 개발 워크플로를 이해합니다. RTL-SDR 및 USRP를 radio-in-the-loop 개발 플랫폼으로 사용합니다.

  • Radio-in-the-loop 워크플로 개요
  • MathWorks 통신 하드웨어 지원(RTL-SDR, USRP, Zynq®-Based Radio)
  • 하드웨어 대안 비교(장/단점 표)
  • 서로 다른 RIL 송신 및 수신 모드(단일 버스트, 루프, 스트리밍)
  • USRP를 사용하여 종단간(end-to-end) 단일 안테나 다중 반송파 통신 시스템 생성
  • USRP를 사용한 2x2 OFDM-MIMO 무선 시스템에 대한 설명

수준: 중급

수강자 필수조건:

  • MATLAB 기본 이수 및 디지털 통신 시스템에 대한 지식

기간: 2 요일

언어: English