čeština

Absolvent předmětu je schopen:
- popsat základní hardwarové prostředky vhodné pro implementaci softwarového rádia
- vypočítat reprezentaci reálných čísel v různých číselných formátech s pevnou řádovou čárkou
- sestavit program pro obvod FPGA implementující základní stavební bloky rádiového vysílače
- zvolit architekturu pro implementaci FIR filtru s ohledem na požadavky pro implementaci v obvodu FPGA
- popsat algoritmus pro bit loading v systémech OFDM
- diskutovat možná řešení interpolace a decimace signálů v softwarových transceiverech
- vysvětlit činnost algoritmu CORDIC a jeho aplikace v softwarovém rádiu

Student, který si zapíše předmět, by měl být schopen:
- sestavit jednoduchý program v prostředí MATLAB
- navrhnout jednoduchý filtr typu FIR
- matematicky popsat signály základních číslicových modulací (PSK, QAM)
- diskutovat základní pojmy z oblasti zpracování signálů
- diskutovat výhody a nevýhody komunikačních technologií

Metody vyučování zahrnují přednášky a cvičení na počítači s použitím vývojových kitů s obvody FPGA.

až 30 bodů za cvičení (body student získává za vypracování a prezentaci projektu)
až 70 bodů za zkoušku (písemná část 50 bodů+ústní část 20 bodů)
Zkouška má povinnou písemnou část a nepovinnou ústní část. Pro postup do ústní části je nutné získat v písemné části alespoň 20 bodů.

Přednášky:

1. Koncept softwarového rádia, architektury vysílačů a přijímačů, pásmové vzorkování
2. Reprezentace čísel, aritmetika v pevné řádové čárce, algoritums CORDIC
3. Algoritmy FFT, knihovna DSP lib, vektorová signálová analýza
4. Hardwarové prostředky pro implementaci softwarového rádia - DSP, FPGA
5. Softwarové prostředky pro simulaci a implementaci v FPA a DSP, Core gererator, System generator, úvod do VHDL
6. Změna vzorkovacího kmitočtu, CIC filtry
7. Neceločíselná interpolace signálu, Farrow interpolátor
8. Číslicové filtry a jejich efektivní implementace v FPGA
9. Základní bloky pro DSP v obvodech FPGA, frekvenční syntéza, směšovače
10. Algoritmy pro synchronizaci a ekvalizaci v softwarovém rádiu
11. Zpracování signálu v systémech OFDM
12. Od softwarového ke kognitivnímu rádiu, dynamická alokace spektra


Počítačová cvičení:

1. Simulace základních stavebních bloků pro implementaci softwarově definovaného rádia - celočíselná aritmetika, DDS, filtry (Xilinx ISE)
2. Simulace FM demodulátoru, včetně algoritmu CORDIC (Xilinx ISE)
3. Implementace FM demodulátoru v SW rádiu USRP N200 (Xilinx ISE, GNU radio, 2 cvičení)
4. Simulace komplexního digitálního přijímače FSK - synchronizace, demodulace ... (Matlab, 2 cvičení)
5. Implementace BPSK/QPSK modulátoru včetně filtrace Raised cosine na vývojové desce s FPGA, analýza pomocí vektorového signálového analyzátoru (Xilinx ISE, 2 cvičení)
6. Decimace a interpolace signálu - simulace neceločíselného interpolátoru (Farrow interpolator) (Matlab)
7. CIC filtry pro decimaci a interpolaci signálu (Matlab+Xilinx ISE)
8. Simulace synchronizátoru založeného na preambulích dle IEEE 802.11a - Schmidl-Cox a Min algoritmus (Matlab)

Cílem předmětu je seznámit studenty s konceptem a praktickým použitím principu softwarového rádia. Cílem počítačových cvičení je získat praktické zkušenosti s implementací základních částí komunikačního řetězce. Studenti budou seznámeni s dostupnými softwarovými prostředky pro implementaci metod zpracování signálů v programovatelných logických obvodech.

Počítačová cvičení jsou povinná.

KENNINGTON, P.B., RF and baseband techniques for software defined radio, Artech House, 2005 (EN)