Implementierung eines Software Defined Radio auf einem FPGA

Für ein vorhandenes Board mit ADC/FPGA soll eine FPGA-Konfiguration entwickelt werden, mit der die Amplituden von RF-Störungen bestimmt werden könen.
Hierbei handelt es sich dabei um ein Software Defined Radio (SDR).

Es soll ein Datenpfad entwickelt werden, der die folgenden Komponenten enthält:


Synthese von Sinus/Cosinus Paaren mit einstellbarer Frequenz. Es muss alle 8ns ein neuer Wert berechnet werden.
- Multiplikation der ADC-Daten mit dem Sinus/Cosinus Paar.(Mischung)
- CIC-Tiefpassfilterung des Ergebnisses mit einstellbarer Bandbreite bis 9 KHz.
Auswertung der gefilterten Signale . Dies kann einschließen:
- Darstellung der Wellenform im Zeitbereich.
- Demodulation anderer Modulationsverfahren.

Inhaltsverzeichnis

• I: DANKSAGUNG
• II: INHALTSVERZEICHNIS
• III: KURZFASSUNG
• KAPITEL 1: EINLEITUNG
• 1.1 VORSTELLUNG DER FIRMA
• 1.2 MOTIVATION
• 1.3 ZIELSETZUNG
• 1.4 GLIEDERUNG DER ARBEIT
• KAPITEL 2: GRUNDLAGEN
• 2.1 EINFÜHRUNGEN IN DIE PROGRAMMIERBARE LOGIK
• 2.1.1 Bausteine für den Hardwareentwurf
• 2.1.2 Architektur von FPGAs
• 2.1.3 Xilinx FPGA
• 2.1.4 Hardware Programmiersprachen
• 2.2 EINGEBETTETE SYSTEME
• 2.2.1 Prozessor
• 2.2.2 System-On-Chip
• 2.3 GRUNDLAGEN DER SDR
• 2.3.1 Funktionsweise Ideal
• 2.3.2 Hardwarearchitekturen für SDRs
• 2.3.3 Überlagerungsempfänger nach dem Heterodynprinzip
• 2.4 GRUNDLAGEN DER AM-DEMODULATION
• 2.4.1 Demodulation durch Gleichrichtung
• 2.4.2 Synchrone-Demodulation
• 2.4.3 I/Q-Verarbeitung auf ZF-Ebene
• KAPITEL 3: ENTWICKLUNG UND ARBEITSUMGEBUNG
• 3.1 ENTWICKLUNGSUMGEBUNG
• 3.1.1 Xilinx webpack ISE 9.1
• 3.1.2 VHDL-Quellcode
• 3.1.3 Xilinx Chip Scope Pro Analyzer
• 3.1.4 MATLAB
• 3.2 IP-CORE
• 3.2.1 DDS-Core
• 3.2.2 CORDIC-Core
• 3.2.3 FFT-Core
• 3.3 ARBEITSUMGEBUNG
• 3.3.1 Virtex 4 FPGA Evaluation Board
• KAPITEL 4: ENTWURF UND IMPLEMENTIERUNG
• 4.1 ENTWURF
• 4.1.1 D/A-Wandler
• 4.1.2 A/D-Wandler
• 4.2 IMPLEMENTIERUNG
• 4.2.1 Implementierung des D/A-Wandlers
• 4.2.2 Implementierung der A/D-Wandler
• 4.2.3 Implementierung des Datenpfades
• 4.2.4 Implementierung der Mischer
• 4.2.5 Implementierung des demodulierten Signals
• 4.2.6 Test des Bandpassfilters mit dem Rechteck-Signal
• KAPITEL 5: FFT-ANALYSE
• 5.1 FFT ANALYSE FÜR EIN AM-GENERATOR
• 5.2 FFT-ANALYSE FÜR EIN RECHTECKSIGNAL
• KAPITEL 6: FAZIT
• IV: ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS
• V: ABBILDUNGSVERZEICHNIS
• VI: LITERATURVERZEICHNIS
• VII: SCHALTPLÄNE

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Die Diplomarbeit befasst sich mit der Implementierung eines Software Defined Radio (SDR) auf einem FPGA. Das Ziel der Arbeit ist die Entwicklung und Realisierung eines SDR-Systems, das die Demodulation von AM-Signalen in Software ermöglicht. Die Arbeit untersucht die Funktionsweise von SDRs und die notwendigen Hardware- und Softwarekomponenten für die Implementierung eines SDR-Systems auf einem FPGA.

• Programmierbare Logik und FPGAs
• Eingebettete Systeme und System-on-Chip
• Grundlagen der SDR-Technologie
• AM-Demodulation und digitale Signalverarbeitung
• Entwicklung und Implementierung eines SDR-Systems auf einem FPGA

Zusammenfassung der Kapitel

Kapitel 1 führt in das Thema der Diplomarbeit ein und stellt die Firma Trenz Electronic GmbH vor, in der die Arbeit entstand. Die Motivation für die Arbeit wird erläutert und die Zielsetzung der Arbeit wird definiert. Abschließend wird die Gliederung der Arbeit vorgestellt.

Kapitel 2 behandelt die Grundlagen der programmierbaren Logik, eingebetteter Systeme und der SDR-Technologie. Es werden die Architektur von FPGAs, die Funktionsweise von SDRs und die Grundlagen der AM-Demodulation erläutert.

Kapitel 3 beschreibt die Entwicklungsumgebung und die verwendeten IP-Cores für die Implementierung des SDR-Systems. Es werden die Softwaretools, die Hardwareplattform und die verwendeten IP-Cores vorgestellt.

Kapitel 4 beschreibt den Entwurf und die Implementierung des SDR-Systems. Es werden die einzelnen Komponenten des Systems, wie der D/A-Wandler, der A/D-Wandler, die Mischer und die Filter, vorgestellt und die Implementierung des Systems auf dem FPGA erläutert.

Kapitel 5 präsentiert die Ergebnisse der FFT-Analyse des SDR-Systems. Es werden die FFT-Spektren für verschiedene Signale, wie ein AM-Generator und ein Rechtecksignal, analysiert.

Schlüsselwörter

Die Schlüsselwörter und Schwerpunktthemen des Textes umfassen Software Defined Radio (SDR), FPGA, AM-Demodulation, digitale Signalverarbeitung, Eingebettete Systeme, Xilinx FPGA, VHDL, IP-Cores, FFT-Analyse.

Details

• College: Cologne University of Applied Sciences (Institut für Nachrichtentechnik)
• Grade: 1,7
• Author: Dipl. Ing. Auguste Feukam-Chindji (Author)
• Publication Year: 2008
• Pages: 76
• Catalog Number: V115633
• ISBN (eBook): 9783640174768
• ISBN (Book): 9783656203810
• Language: German
• Tags: Implementierung Software Defined Radio FPGA