Struttura del corso

• Risultati del corso Al termine del corso, lo studente dovrebbe essere in grado di affrontare molti dei problemi di ricerca attualmente aperti nel campo dell'ingegneria delle comunicazioni in quanto dovrebbe aver acquisito almeno le seguenti competenze:

• Mappare e manipolare espressioni matematiche complicate che appaiono frequentemente nella letteratura di ingegneria delle comunicazioni • Capacità di utilizzare le capacità di programmazione offerte da MATLAB al fine di riprodurre i risultati della simulazione di altri articoli o almeno avvicinarsi a questi risultati.

• Creare i modelli di simulazione delle idee autoproposte.

• Impiegare le capacità di simulazione acquisite in modo efficiente in combinazione con le potenti MATLAB capacità di progettare codici ottimizzati MATLAB in termini di tempo di esecuzione del codice, risparmiando allo stesso tempo lo spazio di memoria.

• Identificare i parametri chiave di simulazione di un dato sistema di comunicazione, estrarli dal modello di sistema e studiare l'impatto di questi parametri sulle prestazioni del sistema considerato.

• Struttura del corso

Il materiale fornito in questo corso è estremamente correlato. Non è consigliabile che uno studente frequenti un livello a meno che non frequenti e comprenda a fondo il suo livello precedente al fine di garantire la continuità delle conoscenze acquisite. Il corso è strutturato in tre livelli a partire da un'introduzione alla programmazione MATLAB fino al livello di simulazione completa del sistema come segue.

Livello 1: Matematica delle comunicazioni con MATLAB Sessioni 01-06

Dopo aver completato questa parte, lo studente sarà in grado di valutare espressioni matematiche complesse e costruire facilmente i grafici appropriati per diverse rappresentazioni di dati come grafici nel dominio del tempo e della frequenza; BER traccia i modelli di radiazione dell'antenna, ecc.

Concetti fondamentali

1. Il concetto di simulazione 2. L'importanza della simulazione nell'ingegneria delle comunicazioni 3. MATLAB come ambiente di simulazione 4. Rappresentazione matriciale e vettoriale di segnali scalari in matematica delle comunicazioni 5. Matrix e rappresentazioni vettoriali di segnali complessi in banda base in MATLAB

MATLAB Scrivania

6. Barra degli strumenti 7. Finestra di comando 8. Spazio di lavoro 9. Cronologia dei comandi

Dichiarazione di variabili, vettori e matrici

10. MATLAB Costanti predefinite 11. Variabili definite dall'utente 12. Matrici, vettori e matrici 13. Inserimento manuale della matrice 14. Definizione dell'intervallo 15. Spazio lineare 16. Spazio logaritmico 17. Regole di denominazione delle variabili

Matrici speciali

18. La matrice di quelli 19. La matrice degli zeri 20. La matrice identitaria

Manipolazione Element e matriciale

21. Accesso a elementi specifici 22. Elementi modificativi 23. Eliminazione selettiva degli elementi (Matrix troncamento) 24. Aggiunta di elementi, vettori o matrici (Matrix concatenazione) 25. Trovare l'indice di un elemento all'interno di un vettore o di una matrice 26. Matrix Rimodellamento 27. Matrix troncamento 28. Matrix concatenazione 29. Capovolgimento da sinistra a destra e da destra a sinistra

Operatori matriciali unari

30. L'operatore Sum 31. L'operatore di aspettativa 32. Operatore minimo 33. Operatore massimo 34. L'operatore di traccia 35. Matrix determinante |.| 36. Matrix inverso 37. Matrix trasporre 38. Matrix Ermitiano 39. ...ecc

Operazioni su matrici binarie

40. Operazioni aritmetiche 41. Operazioni relazionali 42. Operazioni logiche

Numeri complessi in MATLAB

43. Rappresentazione complessa in banda base dei segnali in banda passante e up-conversion RF, una revisione matematica 44. Formare variabili complesse, vettori e matrici 45. Esponenziali complessi 46. L'operatore della parte reale 47. L'operatore di parte immaginario 48. L'operatore coniugato (.) * 49. L'operatore assoluto |.| 50. L'argomento o l'operatore di fase

MATLAB Funzioni integrate

51. Vettori di vettori e matrice di matrice 52. La funzione radice quadrata 53. La funzione segno 54. La funzione "arrotonda a intero" 55. La "funzione dell'intero inferiore più vicino" 56. La "funzione dell'intero superiore più vicino" 57. La funzione fattoriale 58. Funzioni logaritmiche (exp, ln,log10,log2) 59. Funzioni trigonometriche 60. Funzioni iperboliche 61. La funzione Q(.) 62. La funzione erfc(.) 63. Funzioni di Bessel Jo (.) 64. La funzione Gamma 65. Diff, comandi mod

Polinomi in MATLAB

66. Polinomi in MATLAB 67. Funzioni razionali 68. Derivate polinomiali 69. Integrazione polinomiale 70. Moltiplicazione polinomiale

Grafici a scala lineare

71. Rappresentazioni visive di segnali di ampiezza continua tempo-continuo 72. Rappresentazioni visive dei segnali approssimati delle scale 73. Rappresentazioni visive di segnali a tempo discreto – ampiezza discreta

Grafici in scala logaritmica 74. Grafici decennali in dB (BER) 75. grafici a decadi (diagrammi di Bode, risposta in frequenza, spettro del segnale) 76. Trame decennali 77. Grafici lineari dB

Grafici polari 2D 78. (Modelli di radiazione dell'antenna planare)

Grafici 3D

Modelli di radiazione 3D 79.3D 80. Grafici parametrici cartesiani

Sezione facoltativa (fornita su richiesta degli studenti)

81. Differenziazione simbolica e differenziazione numerica in MATLAB 82. Integrazione simbolica e numerica in MATLAB 83. MATLAB Guida e documentazione

MATLAB file

84. MATLAB file di script 85. MATLAB file di funzioni 86. MATLAB file di dati 87. Variabili locali e globali

Loop, controllo del flusso delle condizioni e processo decisionale in MATLAB

88. Il ciclo finale for 89. Il ciclo finale while 90. La condizione finale if 91. Le condizioni finali if else 92. L'istruzione di fine del caso di commutazione 93. Iterazioni, errori convergenti, operatori di somma multidimensionale

Comandi di visualizzazione in ingresso e in uscita

94. Il comando input(' ') 95. Comando disp 96. Comando fprintf 97. Casella di messaggio msgbox

Livello 2: Segnali e operazioni di sistema (24 ore) Sessioni 07-14

Gli obiettivi principali di questa parte sono i seguenti

• Generare segnali di test casuali necessari per testare le prestazioni di diversi sistemi di comunicazione

• Integrare molte operazioni di segnale elementari possono essere integrate per implementare una singola funzione di elaborazione della comunicazione come encoder, randomizzatori, interleavers, generatori di codice di diffusione ... ecc. al trasmettitore e alle loro controparti sul terminale ricevente.

• Interconnettere correttamente questi blocchi per ottenere una funzione di comunicazione

• Simulazione di modelli deterministici, statistici e semi-casuali di canali a banda stretta indoor e outdoor

Generazione di segnali di prova per le comunicazioni

98. Generazione di una sequenza binaria casuale 99. Generazione di sequenze intere casuali 100. Importare e leggere file di testo 101. Lettura e riproduzione di file audio 102. Importare ed esportare immagini 103. Immagine come matrice 3D 104. Trasformazione da RGB a scala di grigi 105. Flusso di bit seriale di un'immagine in scala di grigi 2D 106. Sub-inquadratura dei segnali dell'immagine e ricostruzione

Condizionamento e manipolazione del segnale

107. Ridimensionamento dell'ampiezza (guadagno, attenuazione, normalizzazione dell'ampiezza, ecc.) 108. Spostamento di livello CC 109. Scala temporale (compressione del tempo, rarefazione) 110. Spostamento temporale (ritardo, avanzamento temporale, spostamento orario circolare sinistro e destro) 111. Misurare l'energia del segnale 112. Normalizzazione dell'energia e della potenza 113. Scala dell'energia e della potenza 114. Conversione da seriale a parallelo e da parallelo a seriale 115. Multiplexing e demultiplexing

Digitalizzazione di segnali analogici

116. Campionamento nel dominio del tempo di segnali continui in banda base temporale in MATLAB 117. Quantizzazione dell'ampiezza dei segnali analogici 118. Codifica PCM di segnali analogici quantizzati 119. Conversione da decimale a binario e da binario a decimale 120. Modellatura a impulsi 121. Calcolo dell'adeguata larghezza dell'impulso 122. Selezione del numero di campioni per impulso

123. Convoluzione usando i comandi conv e filter 124. L'autocorrelazione e la correlazione incrociata dei segnali limitati nel tempo 125. La trasformata di Fourier veloce (FFT) e le operazioni IFFT 126. Visualizzazione di uno spettro di segnali in banda base 127. Effetto della frequenza di campionamento e della finestra di frequenza corretta 128. Relazione tra la convoluzione, la correlazione e le operazioni FFT 129. Filtraggio nel dominio della frequenza, filtraggio solo passa-basso

Funzioni ausiliarie Communication

130. Randomizzatori e de-randomizzatori 131. Foratrici e deforatrici 132. Codificatori e decodificatori 133. Interleavers e de-interleavers

Modulatore e demodulatore

134. Schemi digitali di modulazione in banda base in MATLAB 135. Rappresentazione visiva di segnali modulati digitalmente

Modellazione e simulazione dei canali

136. Mathematical modellazione dell'effetto del canale sul segnale trasmesso

• Addizione: canali di rumore gaussiano bianco additivo (AWGN) • Moltiplicazione nel dominio del tempo – canali di fading lenti, spostamento Doppler nei canali veicolari • Moltiplicazione nel dominio della frequenza – canali di fading selettivo in frequenza • Convoluzione nel dominio del tempo – risposta all'impulso del canale

Esempi di modelli di canale deterministici

137. Perdita di percorso dello spazio libero e perdita di percorso dipendente dall'ambiente 138. Canali di blocco periodici

Caratterizzazione statistica di canali di fading multipath stazionari e quasi-stazionari comuni

139. Generazione di un RV uniformemente distribuito 140. Generazione di un RV distribuito gaussiano a valore reale 141. Generazione di un complesso gaussiano distribuito RV 142. Generazione di un camper distribuito Rayleigh 143. Generazione di un RV distribuito Ricean 144. Generazione di un RV lognormalmente distribuito 145. Generazione di un RV distribuito arbitrario 146. Approssimazione di una funzione di densità di probabilità sconosciuta (PDF) di un RV mediante un istogramma 147. Calcolo numerico della funzione di distribuzione cumulativa (CDF) di un RV 148. Canali di rumore gaussiano bianco additivo reale e complesso (AWGN)

Caratterizzazione del canale in base al suo profilo di ritardo di potenza

149. Caratterizzazione del canale in base al suo profilo di ritardo di potenza 150. Normalizzazione della potenza del PDP 151. Estrazione della risposta all'impulso del canale dal PDP 152. Campionamento della risposta all'impulso del canale mediante una frequenza di campionamento arbitraria, campionamento non corrispondente e quantizzazione del ritardo 153. Il problema del campionamento non corrispondente della risposta all'impulso del canale dei canali a banda stretta 154. Campionamento di un PDP con una frequenza di campionamento arbitraria e compensazione del ritardo frazionario 155. Implementazione di diversi modelli di canali interni ed esterni standardizzati IEEE 156. (COSTO - SUI - Modelli di canali a banda ultra larga, ecc.)

Livello 3: Simulazione a livello di collegamento di sistemi di comunicazione pratica (30 ore) Sessioni 15-24

Questa parte del corso riguarda il problema più importante per gli studenti di ricerca, ovvero come riprodurre i risultati della simulazione di altri articoli pubblicati mediante simulazione.

Prestazioni del tasso di errore di bit degli schemi di modulazione digitale in banda base

1. Confronto delle prestazioni di diversi schemi di modulazione digitale in banda base nei canali AWGN (studio comparativo completo tramite simulazione per verificare le espressioni teoriche); grafici a dispersione, tasso di errore di bit

2. Confronto delle prestazioni di diversi schemi di modulazione digitale in banda base in diversi canali di fading stazionari e quasi-stazionari; grafici a dispersione, tasso di errore di bit (studio comparativo completo tramite simulazione per verificare le espressioni teoriche)

3. Impatto dei canali Doppler shift sulle prestazioni degli schemi di modulazione digitale in banda base; grafici a dispersione, tasso di errore di bit

Da elicottero a satellite Communication

4. Documento (1): Sistema voce e dati in tempo reale a basso costo per il servizio satellitare mobile aeronautico (AMSS) - Dichiarazione e analisi del problema 5. Documento (2): Diversità del tempo di pre-rilevamento che si combina con AFC accurato per satelliti per elicotteri Communication - La prima soluzione proposta 6. Fascicolo (3): Uno schema di modulazione adattiva per elicotteri-satelliti Communication – Un approccio al miglioramento delle prestazioni

Simulazione di sistemi a spettro esteso

1. Architettura tipica di sistemi basati su spettro diffuso 2. Sistemi basati su spettro diffuso a sequenza diretta 3. Generatori di sequenze binarie pseudo casuali (PBRS) • Generazione di sequenze di lunghezza massima • Generazione di codici d'oro • Generazione di codici Walsh

4. Sistemi basati su spettro diffuso con salto temporale 5. Prestazioni del tasso di errore di bit di sistemi basati su spettro diffuso in canali AWGN • Impatto della velocità di codifica r sulle prestazioni del BER • Impatto della lunghezza del codice sulle prestazioni del BER

6. Prestazioni del tasso di errore di bit dei sistemi basati su spettro diffuso in canali di dissolvenza di Rayleigh lenti multipath con spostamento Doppler zero 7. Analisi delle prestazioni del tasso di errore di bit di sistemi basati su spettro diffuso in ambienti ad alta mobilità fading 8. Analisi delle prestazioni del tasso di errore di bit di sistemi basati su spettro diffuso in presenza di interferenze multiutente 9. Trasmissione di immagini RGB su sistemi a spettro esteso 10. Sistemi ottici CDMA (OCDMA) • Codici ortogonali ottici (OOC) • Limiti prestazionali dei sistemi OCDMA; Prestazioni del tasso di errore di bit dei sistemi OCDMA sincroni e asincroni

Sistemi SS a banda ultra larga

Sistemi basati su OFDM

11. Implementazione di sistemi OFDM mediante la trasformata di Fourier veloce 12. Architettura tipica dei sistemi basati su OFDM 13. Prestazioni del tasso di errore di bit dei sistemi OFDM nei canali AWGN • Impatto della velocità di codifica r sulle prestazioni del BER • Impatto del prefisso ciclico sulle prestazioni del BER • Impatto delle dimensioni della FFT e della spaziatura tra le sottoportanti sulle prestazioni del BER

14. Prestazioni del tasso di errore di bit dei sistemi OFDM in canali di dissolvenza di Rayleigh lenti multipath con spostamento Doppler zero 15. Prestazioni del tasso di errore di bit dei sistemi OFDM nei canali di dissolvenza di Rayleigh lenti multipath con CFO 16. Stima del canale nei sistemi OFDM 17. Equalizzazione nel dominio della frequenza nei sistemi OFDM • Equalizzatore a forza zero • Equalizzatori MMSE 18. Altre metriche di prestazione comuni nei sistemi basati su OFDM (rapporto di potenza da picco a medio, rapporto di interferenza da portante a interferenza, ecc.) 19. Analisi delle prestazioni di sistemi basati su OFDM in ambienti ad alta mobilità (come progetto di simulazione composto da tre articoli) 20. Documento (1): Mitigazione delle interferenze tra vettori 21. Documento (2): Sistemi MIMO-OFDM

Ottimizzazione di un progetto di simulazione MATLAB

Lo scopo di questa parte è quello di imparare a costruire e ottimizzare un progetto di simulazione MATLAB al fine di semplificare e organizzare l'intero processo di simulazione. Inoltre, vengono presi in considerazione anche lo spazio di memoria e la velocità di elaborazione al fine di evitare problemi di overflow della memoria in sistemi di archiviazione limitati o lunghi tempi di esecuzione derivanti da un'elaborazione lenta.

1. Struttura tipica di un progetto di simulazione su piccola scala 2. Estrazione dei parametri di simulazione e mappatura teorica alla simulazione 3. Creazione di un progetto di simulazione 4. Tecnica di simulazione Monte Carlo 5. Una procedura tipica per testare un progetto di simulazione 6. Spazio di memoria Management e tecniche di riduzione del tempo di simulazione • Simulazione della banda base e della banda passante • Calcolo dell'ampiezza dell'impulso adeguata per forme di impulso arbitrarie troncate • Calcolo del numero adeguato di campioni per simbolo • Calcolo del numero di bit necessario e sufficiente per testare un sistema

Programmazione GUI

Avere un codice MATLAB privo di debug e che funzioni correttamente per produrre risultati corretti è un grande risultato. Per questo motivo e per altri ancora, viene data una lezione extra su "Graphical User Interface (GUI) Programming" al fine di portare il controllo su varie parti del progetto di simulazione a portata di mano piuttosto che immergersi in un lungo codice sorgente pieno di comandi. Inoltre, avere il codice MATLAB mascherato con una GUI aiuta a presentare il lavoro in un modo che facilita la combinazione di più risultati in un'unica finestra principale e semplifica il confronto dei dati.

1. Che cos'è una MATLAB GUI 2. Struttura del file di funzione GUI MATLAB 3. Componenti principali della GUI (proprietà e valori importanti) 4. Variabili locali e globali

Nota: gli argomenti trattati in ogni livello di questo corso includono, a titolo esemplificativo ma non esaustivo, quelli indicati in ogni livello. Inoltre, gli elementi di ogni particolare lezione sono soggetti a modifiche a seconda delle esigenze degli studenti e dei loro interessi di ricerca.

Requisiti

Al fine di acquisire la vasta quantità di conoscenze incorporate in questo corso, i tirocinanti dovrebbero avere una conoscenza generale di base sui linguaggi e le tecniche di programmazione comuni. E' fortemente consigliata una conoscenza approfondita dei corsi di laurea in ingegneria delle comunicazioni.

  35 ore

Numero di Partecipanti


Data Inizio

Data Fine


Le date sono soggette a disponibilità e si svolgono tra le 09:30 e le 16:30.

Prezzo per Partecipante

Recensioni (1)

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