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Prototypage rapide à base de FPGA et validation en temps réel et sur les ondes d’un estimateur à maximum de vraisemblance de l’étalement Doppler.

Ati, Adel (2015). Prototypage rapide à base de FPGA et validation en temps réel et sur les ondes d’un estimateur à maximum de vraisemblance de l’étalement Doppler. Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en télécommunications, 73 p.

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Résumé

Les nouvelles technologies sans fil sont maintenant en plein essor et jouent un rôle de plus en plus important dans notre mode de vie. L’intégration des systèmes embarqués dans le domaine des communications sans fil modernes a permis de répondre rapidement aux demandes toujours croissantes. L’invention de matrices pré-diffusées programmables par l’utilisateur (FPGAs) a rendu possible le concept du matériel reconfigurable pour la radio logicielle (SDR). En effet, les méthodes traditionnelles de conception des radios architecturées autour de FPGA ne permettent pas une productivité élevée. Cette dernière peut être améliorée en utilisant la technique de conception basée sur un modèle (MBD). Des outils basés sur cette technique sont ciblés pour le développement des systèmes embarqués, le développement des algorithmes de traitement du signal, l’intégration rapide et l’analyse du comportement des systèmes numériques complexes pour une grande variété de cas d’utilisation. En conséquence, de nombreuses plates-formes matérielles et d’outils logiciels ont été développés pour tirer profit de cette technique afin de réaliser un prototypage rapide. Nous avons adopté cette approche de conception basée sur un modèle dans ce mémoire pour implémenter et valider un estimateur de l’étalement Doppler au maximum de vraisemblance développé au sein du Wirelesslab Group fondé au niveau de l’INRS et dirigé par M.Sofiène Affes. Le prototypage rapide de l’ensemble du design est fait en tant qu’un modèle Simulink haut niveau en utilisant des blocs de propriété intellectuelle propres à Xilinx offerts par l’outil Xilinx system generator (XSG). L’étage frontal aux radio-fréquences (RF) a été implémenté en utilisant le « Nutaq’s model-based design kit (MBDK) ». Durant la phase d’évaluation, nous avons développé un modèle de test sous Simulink afin de pouvoir préciser les paramètres globaux de notre design. Ce dernier a été testé pour une fréquence d’échantillonnage de 80 Msps avec un canal RF réaliste généré par l’émulateur de canal “EB Propsim FS8” et les résultats mesurés ont été comparés à ceux obtenus avec MATLAB.

Abstract

New wireless technologies are now booming and are playing an increasingly important role in our lifestyle. The integration of embedded systems in modern wireless communication systems has made it possible to respond quickly to its ever increasing demands. The invention of field programmable gate arrays (FPGAs) has made possible the concept of re-configurable hardware for software defined radio (SDR). Indeed, traditional methods of designing FPGA based radios do not allow high productivity. The latter can be improved using Model based design (MBD) technique. Tools based on this technique are targeted for embedded systems development, signal processing algorithm development, rapid integration and behavior analysis of complex digital systems for a wide variety of use cases. As a result, Many hardware platforms and Software tools have been developed to take benefit from this technique in order to achieve rapid prototyping. We adopted this model-based design approach in this master’s thesis to implement and validate a maximum likelihood (ML) Doppler spread estimator developed by the Wirelesslab Group based in the INRS and directed by Mr.Sofiène Affes. Rapid prototyping of the entire design is done as a high-level Simulink model using Xilinx System Generator IP blocks. The RF front-end of the design has been implemented using the Nutaq’s model-based design kit (MBDK). In the evaluation phase, we have developed a test model in Simulink to be able to specify the global parameters of our design. The latter has been tested at a sampling rate of 80 Msps with a realistic RF channel generated by the “EB Propsim FS8” channel emulator and the measured results have been compared to those obtained with MATLAB.

Type de document: Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Affes, Sofiène
Mots-clés libres: Systèmes embarqués; communications sans fil; matrices pré-diffusées programmables par l’utilisateur; radio logicielle; technique de conception basée sur un modèle; prototypage rapide; estimateur de l’étalement Doppler au maximum de vraisemblance; Simulink; Xilinx system generator; Nutaq’s modelbased design kit; émulateur de canal; MATLAB
Centre: Centre Énergie Matériaux Télécommunications
Date de dépôt: 13 nov. 2015 20:59
Dernière modification: 15 mars 2016 20:02
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/2801

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