Communications Toolbox

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通信システムの物理層の設計とシミュレーション

 

Communications Toolbox™ は、通信システムの解析、設計、エンドツーエンドのシミュレーション、および検証のためのアルゴリズムおよびアプリを提供します。チャネル符号化、変調、MIMO、OFDM などのツールボックス アルゴリズムを使用すると、標準に基づく、またはカスタム設計の無線通信システムの物理層モデルの構成およびシミュレーションが可能です。

このツールボックスには、波形生成アプリ、コンスタレーション ダイアグラムおよびアイ ダイアグラム、ビット誤り率など、設計の検証に使用する解析ツールおよびスコープが用意されています。これらのツールを使用すると、信号の生成および解析、チャネル特性の可視化、エラーベクトル振幅 (EVM) などのパフォーマンス指標の取得が可能です。このツールボックスには、レイリー、ライス MIMO、WINNER II などの統計チャネルモデルおよび空間チャネルモデルが含まれています。また、RF の非線形性およびキャリアオフセットなどの RF 損失、キャリア同期装置やシンボルタイミング同期装置などの補正アルゴリズムも含まれています。これらのアルゴリズムを使用すると、リンクレベルの仕様を現実に即してモデル化し、チャネルでの劣化の影響を補正することができます。

Communications Toolbox と RF 機器またはハードウェア サポート パッケージを組み合わせて、送信機モデルおよび受信機モデルを無線デバイスに接続し、無線実信号によるテストで設計を検証します。

エンドツーエンドのシミュレーション

通信システムのリンクレベルのモデルをシミュレーションします。また、さまざまな仮定に基づくシナリオを検討し、システム パラメーターのトレードオフを評価します。このほか、期待されるパフォーマンス測定値 (BER、PER、BLER、スループットなど) を取得します。

変調とチャネル符号化

チャネル符号化 (畳み込み、ターボ、LDPC、TPC など)、変調 (OFDM、QAM、APSK など)、スクランブリング、インターリーブ、およびフィルター処理のシステム コンポーネントを指定します。

RF 衛星リンク。

受信機の設計と同期

フロントエンド受信機、および AGC、I/Q 不均衡の補正、DC ブロック、タイミング同期装置、キャリア同期装置などの同期コンポーネントのモデル化およびシミュレーションを行います。

おおまかな同期と細かな同期を使用した周波数オフセット QAM の補正。

リンクレベルのパフォーマンス指標

BER、BLER、PER、およびスループットの各測定値を使用してリンクレベルのパフォーマンスの特性を評価します。

AWGN チャネルにおける LDPC のパフォーマンスの推定。

チャネルモデリング

ノイズ、フェージング、および RF 損失の干渉モデルの特性を評価します。自由空間および大気伝搬効果による経路損失が考慮されます。

ノイズおよびフェージング チャネル

AWGN、マルチパス レイリー フェージング、ライスフェージング、WINNER II 空間チャネル モデルなどのチャネルノイズおよびフェージングモデルをシミュレーションします。

WINNER II チャネルモデルを使用した複数のフェージング チャネル。

RF 損失

非線形性、位相ノイズ、I/Q 不均衡、熱ノイズ、位相および周波数のオフセットなどの RF 損失の影響をモデル化します。

RF 損失を組み込んだエンドツーエンドの QAM シミュレーション。

波形生成

さまざまな種類のカスタマイズ可能な、または標準に基づく物理層の波形を生成します。また、Wireless Waveform Generator アプリを使用してテスト信号を作成します。さらに、波形を設計のゴールデン リファレンスとして使用します。

Wireless Waveform Generator アプリ

変調波形 (OFDM、QAM、PSK、WLAN 802.11 など) の生成、減損、可視化、およびエクスポートが可能です。

波形の生成、可視化、エクスポートおよび RF 損失の適用。

標準に基づく波形

DVB、MIL-STD 188、テレビ放送および FM 放送、ZigBee®、NFC、WPAN 802.15.4、cdma2000、1xEV-DO などを含むさまざまな信号の標準に準拠した波形を生成できます。

DVB-S.2 リンク (LDPC 符号化を含む)。

MIMO 処理

複数のアンテナを使用する MIMO および Massive MIMO で、システムのパフォーマンスを大幅に向上させます。また、MIMO 受信機とチャネルの特性を評価します。

MIMO 手法

Massive MIMO ハイブリッド ビームフォーミングの影響をシミュレーションします。また、送信ダイバーシティおよび受信ダイバーシティの実行、システムのパフォーマンスに対する時空間ブロック符号化および空間多重化の影響のシミュレーションを行います。

Massive MIMO ハイブリッド ビームフォーミング。

MIMO チャネルと受信機

MIMO マルチパス フェージングおよび WINNER II 空間チャネルモデリングを適用し、MIMO チャネルの推定および均等化などの MIMO 受信機コンポーネントをモデル化します。

WINNER II チャネルモデルを使用したマルチユーザー MIMO。

可視化と解析

ノイズや干渉に対するシステムの応答を解析し、システムの挙動を検討したうえ、結果として得られるパフォーマンスが基準を満たすかどうかを判断します。

信号の可視化

コンスタレーション ダイアグラムおよびアイ ダイアグラムのスコープを使用して、さまざまな損失や補正の影響を可視化します。

アイ ダイアグラムおよびコンスタレーション ダイアグラムの信号の可視化および測定。

信号測定

標準的な測定値 (EVM、ACPR、ACLR、MER、CCDF、Eye Height、ジッター、立ち上がり時間、立ち下がり時間など) を計算し、システムのパフォーマンスの特性評価を定量的に行います。

ZigBee システムの EVM 測定。

ソフトウェア無線

送信機モデルおよび受信機モデルを無線デバイスに接続し、実信号を送受信して設計を検証します。

サポート対象の無線

ADALM® Pluto®、RTL-SDR、USRP®、Xilinx® Zynq® に基づく無線など、サポート対象のさまざまなソフトウェア無線 (SDR) に波形を接続します。

送信機および受信機

ADS-B 信号による飛行機追跡、メーターの自動読み取り、RBDS による FM 放送、FRS/GMRS 受信機など、取得した無線実信号または通信中の無線実信号を処理します。

取得した SDR 信号を処理してスペクトル センシングを実行。

高速化

C コードの生成、GPU に最適化されたアルゴリズム、または並列処理を使用して通信システムのシミュレーションを大幅に高速化します。

C コードの生成

モデルから自動生成される C または C++ の実行可能ファイルを使用して、処理を高速化します。

MATLAB Coder によるシミュレーションの高速化。

GPU に最適化されたアルゴリズム

ターボ、LDPC、Viterbi、畳み込みの各符号化および復号化など、計算集約的なアルゴリズムにグラフィックス処理装置 (GPU) ハードウェアを使用します。

GPU ベースの LDPC 復号化器を使用した DVB-S.2 シミュレーション。

並列処理

利用可能な多数の MATLAB ワーカー上で、アルゴリズムのさまざまな反復を同時に計算します。これには、マルチコア コンピューター、サーバーファーム、および Amazon® EC2 Web サービスを使用します。

並列計算による BER シミュレーションの高速化。

PHY および MAC のコシミュレーション

物理層 (PHY) およびメディアアクセス制御層 (MAC) を組み合わせた処理をモデル化およびシミュレーションします。

パケット化された通信

ALOHA または CSMA/CA の MAC アルゴリズムによるデータ リンク層処理など、パケット化されたモデムをモデル化およびシミュレーションします。

標準に基づく MAC フレーム

ZigBee (IEEE® 802.15.4)、NFC などのさまざまな標準の MAC フレームを生成および復号化します。

ZigBee MAC フレームの生成および復号化。

新機能

Wireless Waveform Generator アプリ

変調波形の作成、減損、可視化およびエクスポート

Massive MIMO の例

ハイブリッド ビームフォーミングを使用したエンドツーエンド MIMO リンク シミュレーション

ALOHA および CSMA/CA によりパケット化された無線ネットワークの例

ALOHA または CSMA/CA のメディア アクセス コントローラーのシミュレーション

経路損失関数

自由空間、霧、気体、および雨による経路損失を考慮

アナログデバイスの ADALM-Pluto 無線用 Communications Toolbox サポートパッケージ

ADALM-Pluto 無線システムのプロトタイピングとテスト

 

これらの機能やそれに対応する関数の詳細については、リリースノートをご覧ください。

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