Hľadaj Zobraz: Univerzity Kategórie Rozšírené vyhľadávanie

44 337   projektov
7 nových

Spracovanie FSK signálov s využitím princípov softvérového rádia

«»
Prípona
.pdf
Typ
diplomová práca
Stiahnuté
23 x
Veľkosť
2,5 MB
Jazyk
slovenský
ID projektu
5196
Posledná úprava
05.09.2017
Zobrazené
4 334 x
Autor:
-
Facebook icon
Detaily projektu
Popis:
Bezdrôtový prenos vynašli dvaja vedci súčasne a to Alexander Stepanovitch Popov a Guglielm Marconi v roku 1897, patent bol však pridelený Talianovi Marconimu. Už vyše storočie sa formuje táto vedná oblasť pomenovaná ako bezdrôtové komunikačné systémy. Počas jej vývoja sa prešlo obrovskými zmenami, no jej možnosti nie sú zďaleka vyčerpané. Azda najväčší prelom v bezdrôtových komunikačných systémoch nastal pri prenášaní dát za pomoci digitálnych modulácií.

Digitálna modulácia ma voči svojmu predchodcovi analógovej modulácií nesporne veľa výhod. Medzi najdôležitejšie z nich patria: vyššia odolnosť voči rušeniu, nižší vysielací výkon, možnosť bezstratového prenosu a možnosť prenášania väčšieho množstva dát na rovnakej šírke pásma.

Pre rôzne komunikačné systémy sú vhodné rôzne digitálne modulácie. Neexistuje najlepšia digitálna modulácia pre všetky komunikačné systémy. Pri výbere najvhodnejšej modulácie pre daný systém je treba brať ohľad na požadovanú dátovú rýchlosť, maximálne akceptovateľné oneskorenie, šírku pásma, rušenie v prenosovom kanály a v neposlednom rade na celkovú cenu komunikačného systému.

V tejto diplomovej práci sa budeme venovať 4FSK modulácií, ktorá je s pomedzi digitálnych modulácií pomerne jednoduchá, no veľmi rozšírená. Jej podstatou je prenášanie informácie pomocou štyroch nosných frekvencií s konštantnou amplitúdou.

Úlohou tejto diplomovej práce je vytvoriť softvérové prostriedky umožňujúce prenos dát 4FSK moduláciou s využitím modulu softvérového rádia na báze obvodov Analog Devices ADSP 2181, špecializovaného signálového procesora AD6620 a DDS modulátora AD7008. Výsledkom tejto práce má byť prenesenie minimálne 1MB súboru z jedného počítača na druhý pomocou 4FSK modulácie tak, aby pri prenose nedošlo k informačnej strate. Taktiež je potrebné zhodnotiť vlastnosti navrhnutého systému.

Kľúčové slová:

FSK

4FSK

signal processor

ADSP-2181

Analog Devices

digital modulation

SDR

software defined radio

softvérové rádio

modulácia

4FSK vysielač

prijímač



Obsah:
  • Zoznam použitých skratiek -1-
    Úvod -3-
    1 Teória softvérového rádia -4-
    2 Modul SDR vyvinutý na KEMT FEI TUKE -6-
    2.1 Syntezátor AD7008 -6-
    2.2 Špecializovaný príjmový procesor AD6620 -7-
    2.3 SDR modul -7-
    2.4 DDS karta -9-
    3 FSK Modulácia -11-
    3.1 Vlastnosti FSK -12-
    3.2 Použitie FSK v praxi -12-
    3.3 Rozbor 4FSK prijímača podľa knihy Porat, B.: A Course I Digital
    Signal Processing -13-
    3.3.1 Vysielaný 4FSK signál -13-
    3.3.2 Prijímaný signál -14-
    3.3.3 Zvolenie vzorkovacej frekvencie -15-
    3.3.4 Generovanie kvadratúrneho signálu -16-
    3.3.5 Komplexná demodulácia -16-
    3.3.6 Symbolová detekcia: úvodná diskusia -16-
    3.3.7 Prevod FM na AM -17-
    3.3.8 Obnova taktovania -18-
    3.3.9 Prispôsobené filtre pre detekciu symbolov -21-
    3.3.10 Obnovenie nosnej frekvencie a symbolová detekcia -21-
    3.3.11 Inicializačný mód -21-
    3.3.12 Rozhodovací mód -22-
    3.3.13 Vylepšená obnova nosnej frekvencie a symbolová detekcia -22-
    3.3.14 Odlišnosti voči reálnemu hardvéru -23-
    4 Realizácia 4FSK vysielača -24-
    4.1 Požiadavky na 4FSK vysielač -24-
    4.2 Programová Koncepcia 4FSK vysielača -24-
    4.3 Hlavný program TX (P1) -25-
    4.4 Podprogram pre vysielanie IRQ_TX (P2) -26-
    4.5 Softvérový UART IRQ_UART (P3) -28-
    4.6 Podmienky pre korektný chod vysielača -29-
    5 Realizácia 4FSK prijímača -30-
    5.1 Požiadavky na 4FSK prijímač -30-
    5.2 Programová koncepcia 4FSK prijímača -30-
    5.3 Hlavný program RX (P5) -31-
    5.4 Podprogram AD6620_Init (P6) -32-
    5.5 Podprogram init_2181 (P7) -33-
    5.6 Podprogram init_codec (P8) -34-
    5.7 Podprogram cordic (P9) -34-
    5.8 Podprogram filter (P10) -35-
    5.9 Podprogram peakdetector (P11) -36-
    5.10 Podprogram InitMode (P12) -38-
    5.11 Podprogram DDCMode (P13) -40-
    5.12 Podprogram synch_out (P14) -41-
    5.13 Definovanie konštánt (konstanty.h) (P15) -43-
    5.14 Využitie pamätí procesora -43-
    5.15 Podmienky pre korektný chod prijímača -44-
    6 Testovanie a meranie 4FSK prenosu -45-
    6.1 Testovanie prijímača s využitím kodeku -45-
    6.1.1 Výsledky testovania -47-
    6.1.2 Zhodnotenie testovania -51-
    6.2 Testovanie 4FSK prenosu na reálnom hardvéri -52-
    6.2.1 Výsledky testovania -52-
    6.2.2 Zhodnotenie testovania -56-
    7 Záver -57-
    Zoznam použitej literatúry -58-
    Zoznam príloh -59-

Zdroje:
  • Nohaj, Vladimír: Moduly softvérového rádia na báze signálových procesorov Analog Devices. Diplomová práca, Máj 2005.
  • Trojanovič, Vladimír: Spracovanie AM a FM signálov s využitím princípov softvéroveho rádia. Diplomová práca, 2006.
  • Porat, B.: A Course I Digital Signal Processing. John Wiley&Sons, Inc.1996, s.566-580
  • Analog Devices, Inc.: AD7008 CMOS DDS Modulator Datasheet, Rev. B
  • Analog Devices, Inc.: AD6620 67 MSPS Digital Receive Signal Processor Datasheet, Rev. A
  • Analog Devices, Inc.: ADSP-2181 EZ-KIT Lite Evaluation System Manual, Rev. 1
  • Hickling, Ronald M.: New technology facilitates true software-defined radio
  • SDR forum: Definitions & Semantics
  • Watson, Bob: FSK: Signals and Demodulation
  • Katz, Randy H.: CS 294-7: Digital Modulation
  • Charan, Langton: Intuitive Guide to Principle of Communications
  • California Microwawe: Microwave Radio Communications
  • University of Hull: Appendix D - Digital Modulation and GMSK
  • Sathapan, Ram: Today’s DSPs are ready for software-defined radio
  • Analog Devices, Inc.: Digital Filter Demo for the Ez-Kit Lite EE-91, Rev. A
  • Analog Devices, Inc.: Implementing A Software UART On The ADSP-2181 EZ-KIT-LITE EE-89
  • Agilent Technologies: Digital Modulation in Communications Systems
  • Smithson, Geoff: Intorduction to digital modulation schemes