Implementierung eines Software Defined Radio auf einem Field Programmable Gate Array (FPGA)

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 1/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

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Diese Diplomarbeit befasst sich mit der Implementierung eines Software Defined Radio (SDR) auf einem FPGA. Das Ziel ist es, die Demodulation von AM-Signalen in Software zu realisieren, anstatt auf spezialisierte Hardware zurückzugreifen. Dies ermöglicht Flexibilität und Anpassungsfähigkeit des Empfängers an verschiedene Anforderungen.

• Programmierbare Logik und FPGAs als Grundlage für SDR-Implementierungen
• Entwurf und Implementierung eines SDR-Empfängers für AM-Signale auf einem FPGA
• Anwendung von Digital Signal Processing (DSP)-Techniken wie FFT und Bandpassfilterung für die Demodulation
• Verwendung von IP-Cores für die Implementierung von Funktionen wie DDS und CORDIC
• Analyse der Performance und der Genauigkeit der SDR-Implementierung

Zusammenfassung der Kapitel

Kapitel 1 stellt die Firma Trenz Electronic GmbH vor und erläutert die Motivation und Zielsetzung der Diplomarbeit. Kapitel 2 behandelt die Grundlagen der programmierbaren Logik, eingebetteter Systeme, SDR und AM-Demodulation. Kapitel 3 beschreibt die Entwicklungsumgebung und die verwendeten IP-Cores. Kapitel 4 erläutert den Entwurf und die Implementierung des SDR-Empfängers, einschließlich der Implementierung des D/A-Wandlers, des A/D-Wandlers, des Datenpfades, der Mischer und des demodulierten Signals. Kapitel 5 präsentiert die FFT-Analyse des demodulierten Signals.

Schlüsselwörter

Software Defined Radio (SDR), FPGA, AM-Demodulation, Digital Signal Processing (DSP), FFT, Bandpassfilter, IP-Cores, DDS, CORDIC, Virtex 4 FPGA, Xilinx webpack ISE, VHDL, MATLAB