5G テクノロジーの開発

5G に MATLAB と Simulink を使用する理由とは?

先進的な無線通信エンジニアリングチームは MATLAB® と Simulink® を使用して 5G New Radio のアクセステクノロジーを開発しています。これには、柔軟な物理層アーキテクチャ、Massive MIMO アンテナアレイ、高度に統合された RF トランシーバーなどが含まれます。MATLAB は次の目的で使用されています。

  • 5G 製品の IP の作成と最適化
  • アルゴリズム、RF、アンテナ設計の選択がシステムパフォーマンスに与える影響のシミュレーション
  • 設計が規格に準拠していることの確認
  • ハードウェア プロトタイプと実信号テストによる設計の動作検証
  • 開発チーム間のモデルとコードの共有

MATLAB と Simulink が 5G 開発タスクを加速

エンドツーエンド リンクシミュレーション

規格準拠のモデルを使用して、5G 物理層設計の開発および最適化します。アルゴリズムとアレイ設計の選択肢、RF 損失、およびサブ 6GHz およびミリ波伝搬チャネルの影響を評価します。

図 1. エンドツーエンド シミュレーションを使用して 5G アルゴリズム設計のパフォーマンスへの影響を評価

5G 準拠の波形生成とテスト

5G に準拠した波形を生成し、シミュレーションおよび実信号伝送のテストを自動化します。RF 機器とソフトウェア無線ハードウェアを使用して 5G 波形を伝送し、RF 実信号を取得します。シミュレーション、ラボ、およびフィールド テストの結果を分析し、視覚化します。  

図 2. 5G 準拠のダウンリンク波形の時間周波数の可視化

ミリ波と Massive MIMO の RF システムエンジニアリング

ミリ波 周波数での 5G の動作には、より高い伝搬損失およびチャネル劣化を克服するために、新しいハイブリッド無線アーキテクチャが必要です。MATLAB と Simulink を使用して、広帯域パワーアンプ、Massive MIMO アンテナアレイ、適応アルゴリズムなどのデジタル、RF、アンテナサブシステムを統一された環境でモデル化してシミュレートします。マルチドメイン シミュレーションにより、ハードウェア化やフィールド試験でテストする前により完全な設計検証を行うことが可能になります。各コンポーネントの設計担当するエンジニアは、単一のツールを使用してモデルを共有し、より簡単にコラボレーションすることができます。  

図 3. Massive MIMO アンテナ アレイのビームパターン

プロトタイピングと検証のためのモデルベースデザイン

MATLAB と Simulink でモデルベース デザインを使用すると、システムのモデリングと開発のワークフローで 5G ハードウェアとソフトウェアの実装を加速させることが可能になります。高レベルの設計変更や、コードとテストベンチの自動生成が可能になります。

モデルベースデザインにより、さまざまなアーキテクチャやアルゴリズムを試したり、パラメータを繰り返し調整したり、ハードウェアのパフォーマンスを予測したり、SDR やその他の FPGA または SoC ハードウェアのプロトタイピングを自動化することが可能になります。

図 4. MATLAB および Simulink を使用した 5G システム開発のためのモデルベースデザイン

MathWorks のお客様が実現する 5Gの技術開発とは?

Huawei

「MATLAB と Simulink は、アナログとデジタル、ソフトウェアとハードウェア、そしてアルゴリズムと実装と検証をつなぐための統合された効率的なシステム開発プラットフォームを提供してくれます。」

Erni Zhu、Huawei

Convida Wireless

「MATLAB のおかげで、検証済みの送信機機能から着手し、独自の機能拡張に合わせてカスタマイズし、シミュレーションのプロトタイプを迅速に作成できるため、5G 機能のプロトタイプ作成が容易になりました。」

Allan Yingming Tsai、Convida Wireless

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