Entwicklung von 5G-Funktechnologien

Warum MATLAB und Simulink für 5G?

Führende Entwicklungsteams für Wireless-Systeme verwenden MATLAB und Simulink, um neue 5G-Funkzugangstechnologien zu entwickeln, wie flexible Architekturen für die Bitübertragungsschicht, Massive-MIMO-Antennenarrays und hoch integrierte HF-Transceiver. MATLAB kommt in folgenden Bereichen zum Einsatz:

  • Erstellung und Optimierung von IP für 5G-Produkte
  • Simulation der Auswirkung von Algorithmen-, HF- und Antennen-Designentscheidungen auf die Systemleistung
  • Sicherstellung standardkonformer Entwürfe
  • Überprüfung des Verhaltens von Entwürfen mit Hardware-Prototypen und Over-the-Air-Tests
  • Gemeinsame Nutzung von Modellen und Code durch mehrere Entwicklungsteams
Beschleunigen der 5G-Entwicklung mit MATLAB und Simulink (1:48)

So beschleunigen MATLAB und Simulink 5G-Entwicklungsaufgaben

End-to-End-Simulation von Verbindungen

Entwickeln und optimieren Sie ihr Design der 5G-Bitübertragungsschicht mithilfe standardkonformer Modelle. Ermitteln Sie die Auswirkungen von Designentscheidungen für Algorithmen und Arrays, HF-Störungen sowie Sub-6-GHz- und Millimeterwellen-Übertragungskanälen.

Ermittlung der Auswirkungen des 5G-Algorithmendesigns auf die Leistung mithilfe einer End-to-End-Uplink- oder -Downlink-Simulation

Abbildung 1: Bewertung der Auswirkungen des 5G-Algorithmen-Designs auf die Leistung mit einer End-to-End Uplink- oder Downlink-Simulation

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Generierung und Test 5G-konformer Wellenformen

Generieren Sie 5G-konforme Wellenformen und automatisieren Sie Tests von Simulationen und Over-the-Air-Übertragungen. Verwenden Sie HF-Instrumente und Software-Defined-Radio-Hardware, um 5G-Wellenformen zu übertragen und HF-Live-Signale zu erfassen. Analysieren und visualisieren Sie Simulations-, Labor- und Feldtestergebnisse. 

Time-frequency visualization of a 5G-compliant downlink waveform.

Abbildung 2: Zeit-Frequenz-Visualisierung einer 5G-konformen Downlink-Wellenform

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HF-Systemtechnik für Millimeterwellen- und Massive-MIMO

Zum Betreiben von 5G auf Millimeterwellenfrequenzen sind neue hybride Funkarchitekturen erforderlich, um höhere Ausbreitungsverluste und stärkere Kanalstörungen zu überwinden. Verwenden Sie MATLAB und Simulink, um die Digital-, HF- und Antennensubsysteme gemeinsam zu modellieren und zu simulieren, einschließlich Breitband-Leistungsverstärker, Massive-MIMO-Antennenarrays und adaptive Algorithmen. Die Mehrdomänen-Simulation ermöglicht eine gründlichere Designvalidierung vor dem Testen im Hardwarelabor oder vor Feldversuchen. Ingenieure, die an Komponenten arbeiten, können Modelle austauschen und mithilfe eines gemeinsamen Tools leichter zusammenarbeiten.

Massive MIMO beamforming

Abbildung 3: Strahlenmuster für ein Massive-MIMO-Antennenarray

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Model-Based Design für Prototyping und Verifikation

Mithilfe von Model-Based Design mit MATLAB und Simulink können Workflows für die Systemmodellierung und -entwicklung verwendet werden, um die Implementierung von 5G-Hardware und -Software zu beschleunigen. Sie können Designänderungen auf einer hohen Abstraktionsebene vornehmen und den Code und die Testbenches dann automatisch generieren.

Mit Model-Based Design können Sie mit unterschiedlichen Architekturen und Algorithmen experimentieren, Parameter iterativ anpassen, die Hardwareleistung vorhersagen sowie das Prototyping auf SDRs und sonstiger FPGA- oder SoC-Hardware automatisieren.

Abbildung 4: Model-Based Design für die Entwicklung von 5G-Systemen mit MATLAB und Simulink

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Wie entwickeln Kunden von MathWorks diese Technologien?

Qualcomm

„Wir nutzen MATLAB-Modelle, um das 5G RF-Frontend in allen Phasen der Entwicklung zu optimieren und zu verifizieren.“
Sean Lynch, Qualcomm UK Ltd.

Nokia

„Die Zusammenarbeit mit MathWorks hat es Nokia ermöglicht, Model-Based Design zu etablieren und so mehr Flexibilität, Transparenz und Reaktionsfähigkeit im gesamten 5G DFE-Designprozess erzielen. Dies gelang durch ein tieferes Verständnis der Optionen, eine schnellere Ausführung und Qualitätsverbesserungen.“
Sami Repo, Nokia

Convida Wireless

„MATLAB erleichterte uns das Prototyping von 5G-Funktionen, weil wir mit validierten Senderfunktionen beginnen, sie mit unseren eigenen Erweiterungen anpassen und schnell einen Prototyp für die Simulation erstellen konnten.“

Allan Yingming Tsai, Convida Wireless

Lekha Wireless

„Mit MATLAB und der 5G Toolbox können wir auf Einheitenebene die funktionale Verifikation und Leistungsvalidierung unserer Signalketten lange vor den Funktests ausführen. Wenn die Ingenieure an den Integrationsbereich liefern, wissen wir, dass die Modelle vollständig qualifiziert sind, noch bevor wir durchgängige Tests ausführen.“

Gurucharan Acharya, Lekha Wireless Solutions

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