Principy, techniky, řešení. Ing. David Kopecký, ČVUT FEL, Praha 2007

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Principy, techniky, řešení. Ing. David Kopecký, ČVUT FEL, Praha 2007"

Jan Dostál
před 5 lety
Počet zobrazení:

1 Principy, techniky, řešení Ing. David Kopecký, ČVUT FEL, Praha 2007

2 Literatura Kenington, P.B.: RF and Baseband Techniques for Software Defined Radio, Artech House,Inc., Boston, 2005 Guo,J.Y.: Advances in Mobile Radio Access Networks, Artech House,Inc., Boston, 2004 Murmann, B., Boser, B.E.: Digitally Assisted Pipeline ADCs, Kluwer Academic Publishers, New York, 2004 Kesler, W.: HIGH SPEED SAMPLING AND HIGH SPEED ADCs, Analog Devices, 1996 Tuttlebee, W.: Software Defined Radio - Enabling Technologies, John Wiley & Sons Ltd, England,

3 Co je to SDR? Radiový příjmač/vysílač jehož hlavní parametry jsou dány programovým vybavením. Vlastnosti je možno měnit změnou programu Konfigurace je nezávislá na technických prostředcích Inovace a implementace nových technologií lze provádět změnou programového vybavení

4 Požadavky na technické prostředky Frekvenční rozsah antény zisk a směrovost miniaturizace minimalizace ceny Oddělení vysílání a příjmu Vzorkování v základním pásmu A/D rozlišení podle požadovaného dynamického rozasahu Přeladitelný AA filtr Anténa A/D převodník D/A převodník

5 Základní architektura SDR Teoretické ideáln lní řešení Modulační schéma Rozdělení kanálů Protokoly přenosu Kódování Řízení výkonu a citlivosti

6 Úzko/ zko/široko pásmový p číslicový příjímač

7 Šrokopásmový číslicový příjímač zjednodušen ené reáln lné zapojení

8 Požadovan adované vlastnosti pro radiostanici SDR Kmitočtový rozsah 0 x GHz Dynamický rozsah přijímače Výstupní výkon 0 dbm 120 dbm > 1 W Potlačení sousedních kanálů 75 db Rozsasah řízení vysílacího výkonu 70 db Šířka pásma kanálů yy MHz Polačení obrazů 60 db

9 Modifikace řízení BTS

10 RF černá skříňka ka koncept

11 Chytrá anténa na

12 Referenční model základnovz kladnové stanice SDR

13 HW pro SDR DSP GPP General purpose processors FPGA Field programmable gate array FPFA Field Programmable Function Array ASIC (ASSP) Application specific integrated circuit P-ASSP Programmable Application-Specific Standard Product MPPA Massively Parallel Processor Arrays RCF Reconfigurable Compute Fabric (Freescale Semiconductor) ASIP Algorithm Specific Instruction Set Processor GARP (na GPP) Combining a Processor with a Reconfigurable Computing Array RAW Massachusetts Institute of Technology ACM Adaptive Computing Machine FastMATH Adaptive Signal Processor (2,5GHz)

14 FPFA

15 ASIP

16 RAW (MIT)

17 ACM (Quicksilver( Technology)

18 A/D převodp

19 Energetická bilance převodnp evodníku 40MS/s

20 Teoretická spotřeba ADC

21 Analogový signál l fa vzorkovaný fs (ideáln lní vzorkování) = > zrcadlení na + Kfs fa, K=1,2,3,

22 Aliasing a dynamický rozsah

23 Vliv zvýšen ení vzorkovacího kmitočtu tu

24 Podvzorkování (Nyquistovy zóny) z

25 Aliasing při p i podvzorkování,, podmínky

26 Kvantizace a kvantizační šum

27 Parametry reálných A/D převodnp evodníků (součástek stek hodnoty pro AD9042) Stejnosměrné parametry Počet bitů výstupního slova 12bit Napěťový rozsah ±0,5V Vstupní odpor 250Ω Vstupní kapacita 5,5pF Napájecí napětí 5V Příkon 600mW Teplotní rozsah C Dynamické parametry Maximální rychlost 41MSPS Minimální rychlost 5MSPS SNR 68dB (udává se pro několik vstupních kmitočtů) SINAD 67dB SFDR 90dB Two Tone SFDR 90dB Aperture Uncertainty (Jitter) 0,7ps Vstupní kmit. Rozsah 100MHz Zpoždění 10ns

28 SFDR (Spurious Free Dynamic Range) Posouzení vlivu statisticky závislých kvantovacích chyb

29 SFDR > teoretické SQNR

30 Snížen ení vlivu nerovnoměrn rného rozdělen lení kvantizačního šumu

31 Dither zlepšen ení SFDR

32 Fázová nestabilita odběru vzorku

33 Vliv jiteru na SNR

34 Aproximační převodník

35 Paralelní převodník k (FLASH)

36 Flash interpolační

37 Odčítac tací převodníky

38 AD bit, pipelined, odčítac tací

39 AD9220

40 DA převodp Přímé spínání proudových zrojů v binárním kódu

41 Plně dekódovan dované spínání

42 Segmentovaný DA převodnp evodník

43 Varianty řešení příjímače

44 Číslicový demodulátor a filtr pro získz skání I+Q z nulové mezifrekvence

45 Vícekanálový přijp ijímač s číslicovou mezifrekvencí

46 Rušen ení místním m oscilátorem Následek DC offset Odstranění Vyloučení kmitočtu oscilátoru z přijímaných kmitočtů Oddělení kapacitou DC kalibrace

47 Interpolace číslicového signálu

48 Up konvertor

49 OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing Systems

50 OFDM DSP řešení

51 SCA Software Communication Architecture

52 SCA interface (HAL) sdrforum.org

54 Architektura Vanu Inc. pro SDR

55 Vanu základnová stanice (BTS) multi-mode

57 Aplikace Bezdrátov tové sítě

58 WirelessUSB CIRF69213 (Cypress)

59 Multi mode / Reconfigurable? Re konfigurovatelný Možnost opravy chyb Změny algoritmu Zvýšení rychlosti uvedení do prodeje Rychlé ověření ceny Snížení licenčních poplatků Podpora deregulovaného přidělování kmitočtů (kmitočet je přidělen bez specifikace typu provozu) Minimalizace funkčních omezení zařízení Počáteční zvýšení ceny, příkonu

60 E2R model end to end reconfigurability Minimalizace omezení při rozšiřování funkcí zaříaení Podpora postupné evoluce SDR Podpora různých úrovní konfigurovatelnosti Definice jednoho modulu pro řízení sdílených modulů (CCM) Standardizace API které umožní nezávislost konfigurace na zařízení

61 E2R model end to end reconfigurability

62 Bloky CEM (Configurable Execution Module)

63 Bloky CEM (Configurable Execution Module)

64 SDR pro IEEE802.11a a Proměnná rychlost Šířka pásma Modulace PSK (QAM, 64 QAM) Použitý ECC Poměr Cyklický prefix (CP)/užitečný čas 16.13Mb/s 72.61Mb/s (IEEE802.16a WMAN) 20MHz/kanál OFDM (8 subnosných) 256 bodová IFFT 6Mb/s 54Mb/s (IEEE802.11a WLAN) 4 subnosné 64 bodová IFFT

65 IEEE802.16a WMAN

66 IEEE802.11a WLAN

68 FPGA blokové zapojení

69 SoftRock 40

70 softrock40/index.html

71 Postup při vývoji software

72 ALTERA FPGA STRATIX

73 LVDS (Low Voltage Differential Signaling ) 350mV 400Mb/s 1,2V

74 LVDS multi drop

76 Literatura Kenington, P.B.: RF and Baseband Techniques for Software Defined Radio, Artech House,Inc., Boston, 2005 Guo,J.Y.: Advances in Mobile Radio Access Networks, Artech House,Inc., Boston, 2004 Murmann, B., Boser, B.E.: Digitally Assisted Pipeline ADCs, Kluwer Academic Publishers, New York, 2004 Kesler, W.: HIGH SPEED SAMPLING AND HIGH SPEED ADCs, Analog Devices, 1996 Tuttlebee, W.: Software Defined Radio - Enabling Technologies, John Wiley & Sons Ltd, England,

Podobné dokumenty

A/D převodníky - parametry

A/D převodníky - parametry lineární kvantování -(kritériem je jednoduchost kvantovacího obvodu), parametry ADC : statické odstup signálu od kvantizačního šumu SQNR, efektivní počet bitů n ef, dynamický