Implementierung eines BPSK (De)Modulators auf einem Spartan 3E FPGA

Fakultät Informatik Institut für Technische Informatik, Professur für VLSI-Entwurfssysteme, Diagnostik und Architektur

Dresden, 14.11.2012

Inhalt

1. Einleitung2. BPSK (De)Modulation - Theorie

1. Digitale Modulation2. BPSK

3. Aufbau eines BPSK Systems in Matlab/Simulink1. Datenquelle und BPSK Modulator2. Noisy Channel3. BPSK Demodulator

4. Implementierung des Systems mittels Xilinx System Generator1. BPSK Modulator2. BPSK Demodulator

5. Implementierung auf dem Spartan 3E Board6. Ergebnis7. Literatur

TU Dresden, 11.04.23 Implementation eines BPSK (De)Modulators auf einem Spartan 3E FPGA

Folie 2 von 29

TU Dresden, 11.04.23 Implementation eines BPSK (De)Modulators auf einem Spartan 3E FPGA

Folie 3 von 29

1. Einleitung

„BPSK System on Spartan 3E FPGA“S.O. Popescu, A.S.Gontean and G.Budura

Faculty of Electronics and Telecommunications,Politehnica University of Timisoara, Romania

Veröffentlicht: SAMI 2012 • 10th IEEE Jubilee International Symposium on Applied Machine Intelligence and Informatics • January 26-28, 2012 • Herl’any, Slovakia

Vorstellung des Papers

TU Dresden, 11.04.23 Implementation eines BPSK (De)Modulators auf einem Spartan 3E FPGA

Folie 4 von 29

2. BPSK (De)Modulation - Theorie

[1] Übertragungssystem

1. Digitale Modulation

TU Dresden, 11.04.23 Implementation eines BPSK (De)Modulators auf einem Spartan 3E FPGA

Folie 5 von 29

2. BPSK (De)Modulation - Theorie

[2] Mögliche Modulationsarten

1. Digitale Modulation

TU Dresden, 11.04.23 Implementation eines BPSK (De)Modulators auf einem Spartan 3E FPGA

Folie 6 von 29

2. BPSK (De)Modulation - Theorie

[3] BPSK Modulator

2. BPSK

[4] BPSK Demodulator

TU Dresden, 11.04.23 Implementation eines BPSK (De)Modulators auf einem Spartan 3E FPGA

Folie 7 von 29

2. BPSK (De)Modulation - Theorie2. BPSK

[5] Typische BPSK Wellenform

TU Dresden, 11.04.23 Implementation eines BPSK (De)Modulators auf einem Spartan 3E FPGA

Folie 8 von 29

3. Aufbau eines BPSK Systems in Matlab/Simulink

[6] Gesamtansicht des in Matlab/Simulink implementierten BPSK System

TU Dresden, 11.04.23 Implementation eines BPSK (De)Modulators auf einem Spartan 3E FPGA

Folie 9 von 29

3. Aufbau eines BPSK Systems in Matlab/Simulink

1. Datenquelle und BPSK Modulator

[5] Typische BPSK Wellenform

[7] Datenquelle und Modulator

TU Dresden, 11.04.23 Implementation eines BPSK (De)Modulators auf einem Spartan 3E FPGA

Folie 10 von 29

3. Aufbau eines BPSK Systems in Matlab/Simulink

1. Datenquelle und BPSK Modulator

[5] Typische BPSK Wellenform

[8] Scope Modulator

TU Dresden, 11.04.23 Implementation eines BPSK (De)Modulators auf einem Spartan 3E FPGA

Folie 11 von 29

3. Aufbau eines BPSK Systems in Matlab/Simulink

2. Noisy Channel

[5] Typische BPSK Wellenform

[9] Noisy Channel

TU Dresden, 11.04.23 Implementation eines BPSK (De)Modulators auf einem Spartan 3E FPGA

Folie 12 von 29

3. Aufbau eines BPSK Systems in Matlab/Simulink

2. Noisy Channel

[5] Typische BPSK Wellenform

[10] Scope Noisy Channel

TU Dresden, 11.04.23 Implementation eines BPSK (De)Modulators auf einem Spartan 3E FPGA

Folie 13 von 29

3. Aufbau eines BPSK Systems in Matlab/Simulink

3. BPSK Demodulator

[5] Typische BPSK Wellenform

[11] BPSK Demodulator in Simulink

TU Dresden, 11.04.23 Implementation eines BPSK (De)Modulators auf einem Spartan 3E FPGA

Folie 14 von 29

3. Aufbau eines BPSK Systems in Matlab/Simulink

3. BPSK Demodulator

[12] Scope hinter dem Sättigungsglied

TU Dresden, 11.04.23 Implementation eines BPSK (De)Modulators auf einem Spartan 3E FPGA

Folie 15 von 29

3. Aufbau eines BPSK Systems in Matlab/Simulink

3. BPSK Demodulator

[13] Scope nach Entfernen der Trägerfrequenz

TU Dresden, 11.04.23 Implementation eines BPSK (De)Modulators auf einem Spartan 3E FPGA

Folie 16 von 29

3. Aufbau eines BPSK Systems in Matlab/Simulink

3. BPSK Demodulator

[14] Scope am Demodulatorausgang

TU Dresden, 11.04.23 Implementation eines BPSK (De)Modulators auf einem Spartan 3E FPGA

Folie 17 von 29

4. Implementierung des Systems mittels Xilinx System Generator

1. BPSK Modulator

[15] Aufbau des Modulators im Xilinx System Generator

TU Dresden, 11.04.23 Implementation eines BPSK (De)Modulators auf einem Spartan 3E FPGA

Folie 18 von 29

4. Implementierung des Systems mittels Xilinx System Generator

1. BPSK Modulator

[16] Ergebnis des Modulators im System Generator (Simulink)

TU Dresden, 11.04.23 Implementation eines BPSK (De)Modulators auf einem Spartan 3E FPGA

Folie 19 von 29

4. Implementierung des Systems mittels Xilinx System Generator

2. BPSK Demodulator

[17] Aufbau des Demodulators im Xilinx System Generator

TU Dresden, 11.04.23 Implementation eines BPSK (De)Modulators auf einem Spartan 3E FPGA

Folie 20 von 29

4. Implementierung des Systems mittels Xilinx System Generator

2. BPSK Demodulator

[18] Ergebnis des Demodulators im System Generator (Simulink)

TU Dresden, 11.04.23 Implementation eines BPSK (De)Modulators auf einem Spartan 3E FPGA

Folie 21 von 29

5. Implementierung auf dem Spartan 3E Board

[19] Versuchsaufbau

TU Dresden, 11.04.23 Implementation eines BPSK (De)Modulators auf einem Spartan 3E FPGA

Folie 22 von 29

5. Implementierung auf dem Spartan 3E Board

[20] Versuchsaufbau

TU Dresden, 11.04.23 Implementation eines BPSK (De)Modulators auf einem Spartan 3E FPGA

Folie 23 von 29

6. Ergebnis

[21] Ergebnis Modulator

TU Dresden, 11.04.23 Implementation eines BPSK (De)Modulators auf einem Spartan 3E FPGA

Folie 24 von 29

6. Ergebnis

[22] Ergebnis Demodulator

TU Dresden, 11.04.23 Implementation eines BPSK (De)Modulators auf einem Spartan 3E FPGA

Folie 25 von 29

6. Ergebnis

[23] Ressourcenverbrauch Modulator

TU Dresden, 11.04.23 Implementation eines BPSK (De)Modulators auf einem Spartan 3E FPGA

Folie 26 von 29

6. Ergebnis

[24] Ressourcenverbrauch Demodulator

TU Dresden, 11.04.23 Implementation eines BPSK (De)Modulators auf einem Spartan 3E FPGA

Folie 27 von 29

7. Literatur

• S.O. Popescu, A.S.Gontean and G.Budura, „BPSK System on Spartan 3E FPGA“, IEEE Jubilee International Symposium on Applied Machine Intelligence and Informatics, 2012

• Prof. Dr-Ing. Gerhard Fettweis, “Skript zur Vorlesung: Einführung in die Nachrichtentechnik”, Seite 77, 2012• F.Ahamed, A.Scorpino, “An educational digital communications project using FPGAs to implement a BPSK

Detector”, IEEE Transactions on Education, 2005• W.Song, J.Zhang, Q.Yao, “Design and Implementation of BPSK Modulator and Demodulator on Modern DSP

Technology”, 3rd IEEE International Symposium on Microwave, Antenna, Propagation and EMC Technologies for Wireless Communications, China, 2009

TU Dresden, 11.04.23 Implementation eines BPSK (De)Modulators auf einem Spartan 3E FPGA

Folie 28 von 29

7. Literatur

[1] S.O. Popescu, A.S.Gontean and G.Budura, „BPSK System on Spartan 3E FPGA“, IEEE Jubilee International Symposium on Applied Machine Intelligence and Informatics, Seite 1, 2012

[2] Prof. Dr-Ing. Gerhard Fettweis, “Skript zur Vorlesung: Einführung in die Nachrichtentechnik”, Seite 77, 2012[3], [4] S.O. Popescu, A.S.Gontean and G.Budura, „BPSK System on Spartan 3E FPGA“, IEEE Jubilee International

Symposium on Applied Machine Intelligence and Informatics, Seite 2, 2012[5] S.O. Popescu, A.S.Gontean and G.Budura, „BPSK System on Spartan 3E FPGA“, IEEE Jubilee International

Symposium on Applied Machine Intelligence and Informatics, Seite 2, 2012[6] S.O. Popescu, A.S.Gontean and G.Budura, „BPSK System on Spartan 3E FPGA“, IEEE Jubilee International

Symposium on Applied Machine Intelligence and Informatics, Seite 3, 2012[7] – [14] S.O. Popescu, A.S.Gontean and G.Budura, „BPSK System on Spartan 3E FPGA“, IEEE Jubilee International

Symposium on Applied Machine Intelligence and Informatics, Seite 3, 2012[15], [16] S.O. Popescu, A.S.Gontean and G.Budura, „BPSK System on Spartan 3E FPGA“, IEEE Jubilee International

Symposium on Applied Machine Intelligence and Informatics, Seite 3-4, 2012[17], [18] S.O. Popescu, A.S.Gontean and G.Budura, „BPSK System on Spartan 3E FPGA“, IEEE Jubilee International

Symposium on Applied Machine Intelligence and Informatics, Seite 4, 2012[19], [20] S.O. Popescu, A.S.Gontean and G.Budura, „BPSK System on Spartan 3E FPGA“, IEEE Jubilee International

Symposium on Applied Machine Intelligence and Informatics, Seite 5, 2012[21] – [24] S.O. Popescu, A.S.Gontean and G.Budura, „BPSK System on Spartan 3E FPGA“, IEEE Jubilee International

Symposium on Applied Machine Intelligence and Informatics, Seite 5, 2012

Bildquellen

TU Dresden, 11.04.23 Implementation eines BPSK (De)Modulators auf einem Spartan 3E FPGA

Folie 29 von 29