Ανάπτυξη τηλεπικοινωνιακών υποσυστημάτων σε FPGA με την αναπτυξιακή πλατφόρμα ZedBoard Zynq-7000 ARM/FPGA SoC και την RF αναπτυξιακή πλακέτα AD-FMCOMMS2/3/4/5 FMC

Abstract

H παρούσα διπλωματική εργασία απαρτίζεται από πέντε κύρια κεφάλαια. Στο πρώτο κεφάλαιο παρουσιάζεται το θεωρητικό υπόβαθρο των Συστημάτων Ραδιοεπικοινωνίας Μέσω Λογισμικού - Software Defined Radio (SDR), καθώς και οι παράμετροι που χρειάζονται να ληφθούν υπόψιν για την ανάπτυξη και υλοποίηση τηλεπικοινωνιακών υποσυστημάτων βασισμένων επάνω σε αυτά. Στο δεύτερο κεφάλαιο εξετάζεται η μεθοδολογία σχεδίασης συστημάτων SDR, αναλύονται οι διάφορες κατηγορίες αναπτυξιακών πλατφορμών που αξιοποιούνται σε συστήματα SDR, αλλά και οι διαφορετικές κατηγορίες λογισμικού που απαιτούνται για την σχεδίαση και υλοποίηση ενός συστήματος SDR. Αναφέρονται τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα που προσφέρουν και επιπλέον περιγράφονται κάποιες χαρακτηρίστηκες περιπτώσεις εφαρμογών, στις οποίες χρησιμοποιούνται συστήματα SDR. Στο τρίτο κεφάλαιο γίνεται περιγραφή της αρχιτεκτονικής και της αρχής λειτουργίας τόσο των επί μέρους εξαρτημάτων του εργαστηριακού εξοπλισμού (ZedBoard, AD-FMCOMMS4 FMC), όσο και του λογισμικού (Simulink, Vivado) που χρησιμοποιήθηκε για αυτήν την εργασία. Επίσης, παρουσιάζεται ένας αναλυτικός οδηγός της εγκατάστασης των αναγκαίων προγραμμάτων και εργαλείων, που είναι απαραίτητα για την σύνδεση και την αποκατάσταση της επικοινωνίας μεταξύ του εξοπλισμού και ενός προγραμματιστικού περιβάλλοντος σε ηλεκτρονικό υπολογιστή. Στο τέταρτο κεφάλαιο περιγράφονται τα διαφορετικά καθεστώτα στα οποία λειτουργεί μια αναπτυξιακή πλακέτα FPGA και δίνονται κάποια χαρακτηριστικά παραδείγματα υλοποίησης ενός πλήρους συστήματος SDR για καθένα από τα καθεστώτα αυτά. Τέλος, θα γίνει μια λεπτομερείς παρουσίαση, σχεδίαση, και ανάπτυξη ενός πλήρους αυτόνομου συστήματος SDR, που είναι και το αντικείμενο αυτής της διπλωματικής εργασίας. Στο τελευταίο κεφάλαιο της εργασίας αυτής, αναφέρονται τα προβλήματα που προέκυψαν κατά τη διάρκειά της, γίνονται διάφοροι σχολιασμοί για τα αποτελέσματα των μετρήσεων που πάρθηκαν καθώς και τα συμπεράσματα που εξάγονται σχετικά με την λειτουργικότητα και την αξιοπιστία της συνολικής κατασκευής.