Программирование и разработка алгоритмов. Язык MatLab
Язык MatLab изначально обладает поддержкой векторных и матричных операций, которая необходима для решения инженерных и научных задач, и предназначена для быстрой разработки и запуска.
С помощью языка MatLab можно писать программы и алгоритмы быстрее, чем на традиционных языках программирования, потому что нет необходимости таких низкоуровневых организационных операций как объявление переменных, определение типов и выделение памяти. Во многих случаях переход на векторные и матричные операции избавляет от необходимости использования циклов for. В результате одна строка MatLab кода часто может заменить несколько строк C/C++ кода.
MatLab обладает свойствами традиционных языков программирования, включая управление потоками данных, обработку ошибок и объектно-ориентированное программирование (ООП). Можно использовать основные типы данных, сложные структуры данных или определять пользовательские типы.
Можно получать результаты немедленно, выполняя команды интерактивно по одной за раз. Такой подход позволяет быстро исследовать различные варианты для получения лучшего решения. Объединив эти интерактивные команды в скрипт или функцию можно автоматизировать их выполнение.
Расширения MatLab имеют встроенные алгоритмы для обработки сигналов и связи, обработки изображений и видеоданных, систем управления и многих других областей. Комбинируя эти алгоритмы можно реализовать сложные программы и приложения [6].
|
|
|
Simulink
Simulink - это графическая среда имитационного моделирования, позволяющая при помощи блок-диаграмм в виде направленных графов, строить динамические модели, включая дискретные, непрерывные и гибридные, нелинейные и разрывные системы.
Интерактивная среда Simulink, позволяет использовать уже готовые библиотеки блоков для моделирования электросиловых, механических и гидравлических систем, а также применять развитый модельно-ориентированный подход при разработке систем управления, средств цифровой связи и устройств реального времени.
Дополнительные пакеты расширения Simulink позволяют решать весь спектр задач от разработки концепции модели до тестирования, проверки, генерации кода и аппаратной реализации. Simulink интегрирован в среду MatLab, что позволят использовать встроенные математические алгоритмы, мощные средства обработки данных и научную графику.
Построение модели
Simulink Library Browser (cредство просмотра Библиотеки Simulink) содержит в себе библиотеку блоков наиболее часто используемых для моделирования систем.
В эту библиотеку входят:
- блоки непрерывной и дискретной динамики, такие как Integrator (Интегратор) и Unit Delay (Звено Задержки);
|
|
|
- алгоритмические блоки, такие как Sum (Сумматор), Product (Произведение), Lookup Table (Справочная Таблица);
- структурные блоки, такие как Mux (Мультиплексор), Switch (Переключатель), Bus Selector (Селектор Шины).
Выбор решателя
Решатели - это числовые алгоритмы интегрирования, которые вычисляют динамику системы в течение определенного промежутка времени, используя информацию, содержащуюся в модели. Simulink предоставляет решатели для симуляции широкого диапазона типов систем, включая системы непрерывного времени (аналоговые), дискретного времени (цифровые), гибридные (смешанный сигнал) и системы с различными периодами дискретизации любого размера.
Ключевые особенности Simulink
- Интерактивная графическая среда для построения блок-диаграмм
- Расширяемая библиотека готовых блоков
- Удобные средства построение многоуровневых иерархических многокомпонентных моделей
- Средство навигации и настройки параметров сложных моделей - Model Explorer
- Средства интеграции готовых C/C++, FORTRAN, ADA и MatLab - алгоритмов в модель, взаимодействие с внешними программами для моделирования
- Современные средства решения дифференциальных уравнений для непрерывных, дискретных, линейных и нелинейных объектов (в т.ч. с гистерезисом и разрывами)
|
|
|
- Имитационное моделирование нестационарных систем с помощью решателей с переменным и постоянным шагом или методом управляемого из MatLab пакетного моделирования
- Удобная интерактивная визуализация выходных сигналов, средства настройки и задания входных воздействий
- Средства отладки и анализа моделей
- Полная интеграция с MatLab, включая численные методы, визуализацию, анализ данных и графические интерфейсы [7].
LTE System Toolbox
LTE System Toolbox предоставляет функции и инструменты для проектирования, симуляции и верификации систем связи, соответствующих стандартам LTE и LTE-Advanced.
Данный набор инструментов ускоряет разработку алгоритмов и устройств физического уровня стандарта LTE, предоставляет эталонную среду для верификации проектов и их проверки на соответствие стандарту, а также функции для генерации тестовых сигналов.
Он позволяет настраивать, моделировать, измерять и анализировать полностью законченные линии связи. Кроме того, с помощью этих инструментов можно создать и многократно использовать испытательную среду для проверки проектов, прототипов и реализаций на соответствие стандарту LTE.
|
|
|
Верификация проекта
LTE System toolbox упрощает процесс тестирования проекта, предоставляя эталонную реализацию стандарта. Кроме исчерпывающей библиотеки компонентов для моделирования приемников, передатчиков и каналов связи, системный набор инструментов содержит тестовые вектора и метрики, необходимые для индивидуальной проверки каждого элемента, входящего в состав передатчика и приемника. Набор компонентов включает:
- Канальное кодирование с согласованием скорости передачи, скремблирование и модуляцию;
- Операции MIMO, в том числе компоновку потоков и предварительное кодирование;
- Компоновка ресурсных элементов и генерация сигналов OFDM и SC-FDM;
- Синхронизация фреймов, сдвиг частоты и ее восстановление;
- Оценка идеального радиоканала, а также нисходящих и восходящих каналов связи;
- Выравнивание: алгоритмы обращения в нуль и минимизации среднеквадратической ошибки;
- Демодуляция, де-скремблирование и канальное декодирование;
- Гибридный автоматический запрос повторной передачи (HARC).
LTE System Toolbox предоставляет обширную спецификацию матрицы частотно-временных ресурсов. Данная матрица представляет структуру, которую стандарт LTE использует для организации данных и мультиплексирования различных каналов и сигналов перед передачей символов OFDM по каждой антенне.
Используя функции для генерации и заполнения различных элементов матрицы, можно проверить правильность проекта и найти ошибки размещения и отображения в его реализации.
Симуляция целостной системы
LTE System Toolbox позволяет моделировать и выполнять симуляцию работы устройств физического уровня стандарта LTE.
Симуляции на канальном уровне (link-level) дают возможность получить ожидаемые показатели эффективности, включая пропускную способность и коэффициент блочных ошибок, и оценить настоящие реализации на основе результатов симуляции.
Системный набор инструментов также позволяет лучше спланировать систему, например, за счет моделирования на канальном уровне, которое дает некоторые параметры, необходимые для разработки вышки сотовой связи с определенной геометрией и профилем распространения сигнала.
В набор поддерживаемых функций для операций передатчика, приемника и моделей канала входят:
Структура фреймов и несущие частоты для дуплексной передачи с временным (TDD) и частотным (FDD) разделением.
Все диапазоны частот передачи, включая LTE от 1.4 до 20 МГц и LTE-A до 100 МГц с агрегацией несущих частот.
Физические сигналы LTE, включая нисходящие и восходящие опорные сигналы и сигналы синхронизации.
Физические каналы LTE, в том числе общие каналы и каналы управления.
Полный тракт обработки нисходящего потока, включая обработку общих и управляющих каналов, все схемы MIMO и генерацию OFDM сигнала.
Полный тракт обработки восходящего потока, включая обработку общих и управляющих каналов, конфигурации с несколькими антеннами SU-MIMO и MU-MIMO и генерацию сигналов SC-FDMA.
Модели каналов распространения определенные для LTE, в том числе расширенную пешеходную модель (EPA), расширенную автомобильную модель (EVA), расширенную типичную городскую модель (ETU), модели распространения при движении и модели каналов MIMO для высокоскоростных поездов.
Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 952; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!