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Center of Excellence Cognitive Interaction Technology

Prototyping von Software-Defined Radio Anwendungen

Motivation

Drahtlose Kommunikation hält mehr und mehr Einzug in unser tägliches Leben. Immer komplexere Übertragungsverfahren (WLAN, UMTS, LTE etc.) erlauben stetig steigende Datenraten bei geringer Latenz. Dieses ermöglicht auch im mobilen Einsatz das Nutzen neuer Anwendungen, wie hochauflösendes Fernsehen (HDTV), Videokonferenzen oder 3D-Onlinespiele.
Ein mobiles System muss, um weltweit eingesetzt werden zu können, eine Vielzahl unterschiedlicher Übertragungsstandards unterstützen. Bisher wurden hierzu heterogene Hardware-Plattformen mit dedizierten Beschleunigerkomponenten verwendet. Im realen Betrieb werden aber meist nur ein oder wenige Übertragungsverfahren zeitgleich genutzt. Aus diesem Grund setzen moderne Systeme zunehmend auf flexible Architekturen, welche auf hochperformanten aber gleichzeitig universellen und rekonfigurierbaren Prozessoren basieren. Dieses „Software-Defined Radio (SDR)“ genannte Prinzip erlaubt einen Austausch von Anwendungen zur Laufzeit. Zusätzlich erlaubt eine durch Hochsprachen wie C/C++ programmierbare Architektur eine schnelle und somit kostengünstige Implementierung neuer Standards.

Das Erweiterungsmodul DB-SDR

Rapid-Prototyping-System mit DB-SDR

Zum Prototyping von Basisbandalgorithmen wurde in der AG Kognitronik und Sensorik (K&S) das Erweiterungsmodul DB-SDR für das Rapid-Prototyping-System RAPTOR entwickelt. Dieses Modul kann mit Hilfe zweier 12 Bit AD-Wandler ein empfangenes analoges Signal mit 64 MSamples/sec digitalisieren. Hierbei werden Bandbreiten von bis zu 32 MHz unterstützt. Zum Versenden von Daten wandeln zwei 14 Bit-DA-Wandler digitale Sendedaten so, dass die Nyquist-Frequenz bei 64 MHz liegt.
Das DB-SDR ist kompatibel zum USRP-System (Universal Software Radio Peripheral), welches durch die Firma Ettus Research vertrieben wird.
Diese Kompatibilität ermöglicht es, eine Vielzahl von RF-Frontend Modulen zu verwenden, um einen Frequenzbereich von 0 bis 5 GHz abzudecken.

Prototyping von SDR-Anwendungen

In der AG K&S wird erforscht, wie sich SDR-Anwendungen auf verschiedene Hardwarearchitekturen abbilden und im Bezug auf die Ressourceneffizienz optimieren lassen. Eine Beispielarchitektur stellt hierbei der in der AG K&S entwickelte CoreVA-VLIW-Prozessor dar.
Das DB-SDR stellt in Kombination mit dem RAPTOR-System für diese Forschungszwecke eine flexible Plattform für die Entwicklung und Optimierung von Signalverarbeitungsalgorithmen zur Verfügung.
Des Weiteren bildet das GNU Radio Projekt eine komfortable Umgebung zur Implementierung von Funkstandards auf Windows oder Linux PCs. Eine transparente Schnittstelle soll die Anbindung von GNU Radio an das DB-SDR ermöglichen.

Informationen

Software-defined_Radio_de.pdf

Projektbeschreibung

Kontakt

Dipl.-Ing. Boris Hübener

Raum: Q0-141

Tel.: +49 521 106-12041

E-Mail: bhuebener@cit-ec.uni-bielefeld.de