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Kommunikationstechnik

Entwicklungsprojekte zur Basisband-Signalverarbeitung sind komplex und umfangreich. Mit MATLAB und Simulink können Ingenieure dieser besonderen Herausforderung erfolgreich begegnen.
Die große Mehrzahl von Ingenieuren entwickelt heute Algorithmen für die Basisband-Signalverarbeitung mit MATLAB, weil dies nur einen Bruchteil der Zeit erfordert, die dafür in C/C++ und anderen Sprachen erforderlich wäre. Durch die Modellierung auf einer hohen Abstraktionsebene sowie umfassende Bibliotheken mit vorgefertigten Signalverarbeitungsalgorithmen wie FFTs, Filter und Modulatoren wird der Entwicklungsprozess deutlich beschleunigt. Basisbandmodelle für OFDM- und QAM-Verfahren können so auf einfache Weise entwickelt und bestehende Modelle an neue Standards wie UMTS, WiMAX und LTE angepasst werden.
Mit MATLAB und Simulink können Entwicklerteams sowohl Signalverarbeitungsalgorithmen als auch deren Steuerlogiken in einem gemeinsamen Systemmodell darstellen. Die Signalverarbeitungsalgorithmen werden dazu als MATLAB-Code, Simulink-Blöcke oder spezialisierter C- oder HDL-Code formuliert und die Steuerlogiken als MATLAB-Code oder in Form endlicher Zustandsautomaten in das System integriert.
Danach wird das Gesamtsystem simuliert und dadurch sichergestellt, dass die verschiedenen Subsysteme den Spezifikationen gemäß zusammenarbeiten. Diese Simulation lässt sich mit MathWorks-Produkten für das Parallele Rechnen auf Mehrkernrechner und Rechnercluster verteilen. Langwierige Simulationen zur Ermittlung der Bitfehlerrate oder Parametervariationen werden so erheblich beschleunigt.
Das getestete Systemmodell kann im folgenden Schritt mit implementierungsfertigen Subsystem-Modellen in Form von C- und HDL-Code oder analogen Schaltkreisen ausgestattet werden und dient dann als Simulations-Testbench. Die Ergebnisse dieses erweiterten Modells können direkt und ohne die Erzeugung zusätzlicher Skripte oder Testbenches mit denen des Ursprungsmodells verglichen werden. Aus dem Referenzmodell lassen sich außerdem automatisch Testvektoren zur Verifikation von Hardware-Prototypen erzeugen. Durch Verbindung des Hardware-Prototypen und von Test- und Messgeräten mit dem Referenzmodell übermitteln die Entwickler diese Testvektoren an den Prototypen, zeichnen die Testergebnisse auf und vergleichen sie dann mit den Simulationsergebnissen.
Die Fähigkeit zum Entwurf auf einer hohen Abstraktionsebene kann die Qualität von Produkten für die Basisband-Signalverarbeitung erheblich steigern. Mit MATLAB und Simulink lassen sich neue Konzepte in kurzer Zeit modellieren und simulieren. Diese Zeitersparnis ermöglicht mehr Iterationen und führt dadurch zu besseren Entwürfen mit weniger Fehlern.
MATLAB und Simulink bilden zusammen eine Umgebung, welche die Erweiterbarkeit einer weit verbreiteten Sprache für technische Berechnungen mit der Anwenderfreundlichkeit und Produktivität eines Tools zur High-Level-Entwicklung verbindet. Ingenieure können dadurch je nach Bedarf auf ganz unterschiedliche Abstraktionsniveaus zurückgreifen und dadurch sowohl Konzepte als auch Details der späteren Implementierung effizient studieren. Basisband-Signalverarbeitungssysteme lassen sich in dieser Umgebung außerdem schnell und in jeder Entwicklungsphase verifizieren – zuerst gegen die Ursprungsspezifikation und dann gegen die endgültige Implementierung. Die MathWorks-Umgebung bietet dazu Fähigkeiten zur Anbindung externer Simulatoren sowie von Hardware-Prototypen und Test- und Messgeräten.