Library and applications for DSP and SDR research

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Pinho, David Boggon
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.21/13146
Resumo: A thesis submitted for the degree of M.Sc. Electronics and Telecommunications Engineering
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spelling Library and applications for DSP and SDR researchSoftware defined radioRadio definido por softwareDigital signal processingProcessamento de sinal digitalGNU radioRádio GNUPython libraryBiblioteca padrão PythonA thesis submitted for the degree of M.Sc. Electronics and Telecommunications EngineeringThe increasing number of connected devices and wireless protocols poses several challenges and is calling for new ways to design and implement radio systems. Technological advances in analogue-to/from-digital converters and computing power has made software-defined radio (SDR) a popular architecture. I propose an initial implementation of a library for SDR research, targeted at fellow students and digital signal processing (DSP)/SDR practitioners. The SKSDR library is developed in Python due to its well established usage in the scientific community and large body of supporting libraries and documentation. The library includes an initial implementation of several algorithms for various stages of the transmitter and receiver chains, such as modulators, matched filtering, synchronization blocks, among others. On top of the library, and as demonstration purposes, I propose two applications based on the GNU Radio SDR framework. The first application is a wideband frequency modulation (WBFM) receiver, based on an alternative algorithm, than the one already existing in the GNU Radio system. The second application is a complete PSK transceiver that works both in simulated environment and with physical hardware, real-time requirements. This is aimed at demonstrating the challenges posed by physical implementation, like real channel impairments, which sometimes are difficult to capture in simulation environment. GNU Radio will be used mostly as wrapping logic, with the main goal being full re-use of the algorithms developed for the SKSDR library. A HackRF One and RTL-SDR devices will be used as the radio front ends, for transmitter and receiver respectively.O número crescente de dispositivos conectados e protocolos sem fio apresenta vários desafios e exige novas formas de projetar e implementar sistemas de rádio. Os avanços tecnológicos em conversores analógicos-digitais e a capacidade de computação, tornaram o rádio definido por software (SDR) uma arquitetura atrativa. Proponho uma implementação inicial de uma biblioteca para pesquisa de SDR, direcionada para estudantes e profissionais de processamento digital de sinais (DSP) / SDR. A biblioteca SKSDR é desenvolvida em Python devido ao seu uso bem estabelecido na comunidade científica e ao grande conjunto de bibliotecas de suporte e documentação. A biblioteca inclui uma implementação inicial de vários algoritmos para diversos estágios das cadeias transmissoras e recetoras, como moduladores, filtros, blocos de sincronização, entre outros. Além da biblioteca, e para efeitos de demonstração, proponho duas aplicações baseadas na framework SDR GNU Radio. A primeira aplicação é um recetor de modulação em frequência de banda larga (WBFM), baseado num algoritmo alternativo ao que já existe no sistema GNU Radio. A segunda aplicação é um transcetor PSK completo que funciona tanto em ambiente de simulação como com hardware físico com requisitos de tempo real. O objetivo é demonstrar os desafios colocados pela implementação física, como limitações reais do canal, que por vezes são difíceis de capturar em ambiente de simulação. O GNU Radio será usado principalmente como lógica de encapsulamento, com o objetivo principal de reutilização total dos algoritmos desenvolvidos para a biblioteca SKSDR. Os dispositivos HackRF One e RTL-SDR serão usados para front-ends de rádio, como transmissor e recetor, respetivamente.Instituto Superior de Engenharia de LisboaLourenço, AndréNascimento, JoséRCIPLPinho, David Boggon2021-03-25T19:10:56Z2020-12-182020-12-18T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10400.21/13146TID:202683397engPINHO, David Boggon - Library and applications for DSP and SDR research. Lisboa: Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, 2020. Dissertação de mestrado.info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-08-03T10:07:22Zoai:repositorio.ipl.pt:10400.21/13146Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T20:21:08.910971Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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