MSWR: Softwarové rádio

Obrázek vystihující předmět
Garant: doc. Ing. Roman Maršálek, Ph.D.
Zkratka: MSWR
Rozsah: 26P – 52C
Zařazení: Magisterské studium
Kredity: 7
Povinnost: volitelný mimooborový předmět

Stručný popis

Cílem předmětu je seznámit studenty s konceptem a praktickým použitím principu softwarového rádia. Cílem počítačových cvičení je získat praktické zkušenosti s implementací základních částí komunikačního řetězce. Studenti budou  seznámeni s dostupnými softwarovými prostředky pro implementaci metod zpracování signálů v programovatelných logických obvodech.

Popis předmětu

Absolvent předmětu je schopen:
- popsat základní hardwarové prostředky vhodné pro implementaci softwarového rádia
- vypočítat reprezentaci reálných čísel v různých číselných formátech s pevnou řádovou čárkou
- sestavit program pro obvod FPGA implementující základní stavební bloky rádiového vysílače
- zvolit architekturu pro implementaci FIR filtru s ohledem na požadavky pro implementaci v obvodu FPGA
- popsat algoritmus pro bit loading v systémech OFDM
- diskutovat možná řešení interpolace a decimace signálů v softwarových transceiverech
- vysvětlit činnost algoritmu CORDIC a jeho aplikace v softwarovém rádiu

Obsah předmětu (anotace):

Předmět se věnuje problematice implementace rádiových přijímačů a vysílačů dle konceptu tzv. softwarového rádia. Důraz je kladen jak na teoretický popis jednotlivých subsystémů a algoritmů komunikačního řetězce, tak na jejich efektivní implementaci v moderních programovatelých obvodech FPGA. Studenti si prohloubí znalosti v oblasti zpracování signálů s konkrétními aplikacemi v oblasti rádiových komunikací. V rámci cvičení si studenti  prakticky vyzkouší implementaci teoretických principů v reálném hardwaru.

Sylabus

Přednášky:

1. Koncept softwarového rádia, architektury vysílačů a přijímačů, pásmové vzorkování
2. Reprezentace čísel, aritmetika v pevné řádové čárce, algoritums CORDIC
3. Algoritmy FFT, knihovna DSP lib, vektorová signálová analýza
4. Hardwarové prostředky pro implementaci softwarového rádia - DSP, FPGA
5. Softwarové prostředky pro simulaci a implementaci v FPA a DSP, Core gererator, System generator, úvod do VHDL
6. Změna vzorkovacího kmitočtu, CIC filtry
7. Neceločíselná interpolace signálu, Farrow interpolátor
8. Číslicové filtry a jejich efektivní implementace v FPGA
9. Základní bloky pro DSP v obvodech FPGA, frekvenční syntéza, směšovače
10. Algoritmy pro synchronizaci a ekvalizaci v softwarovém rádiu
11. Zpracování signálu v systémech OFDM
12. Od softwarového ke kognitivnímu rádiu, dynamická alokace spektra


Počítačová cvičení:

1. analýza reálného komunikačního signálu pomocí vektorového analyzátoru
2. Vývojové prostředí System generator pro FPGA Xilinx – základní bloky (aritmetika, DDS, filtry)
3. Vývojové prostředí System generator pro FPGA Xilinx – FM demodulace
4. Vývojové prostředí Code Composer Studio pro DSP - Implementace OFDM modulátoru
5. Kosimulace MATLAB-FPGA
6. Vývojové prostředí Xilinx ISE, IP CoreGen, filtry
7. BPSK modulátor v obvodu FPGA
8. Digitální filtry a bloky DSP48