Προσομοίωση Συστημάτων Software Radio Στο Matlab

Abstract

Ο σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας ήταν διπλός. Καταρχήν έγινε προσπάθεια να μελετηθεί η τεχνολογία του Software Defined Radio (SDR), μίας νέας, πρωτοποριακής ιδέας για συστήματα κινητών επικοινωνιών μελλοντικών γενεών.Αναπτύξαμε σε βάθος τον ορισμό και τα πλεονεκτήματα που μπορεί να προσφέρει το Software Radio τόσο στους χρήστες όσο και στους παρόχους υπηρεσιών, ενώ αναφέραμε και εφαρμογές που ενδέχεται να υλοποιηθούν με τη χρήση του. Πέρα από την θεωρητική προσέγγιση, έγινε και η εξομοίωση τμήματος της IF βαθμίδας ενός δέκτη που ενσωματώνει την ιδέα του SDR, κάνοντας χρήση του προγράμματος Matlab (v. 7.0.4). Πιο συγκεκριμένα, εξετάσαμε την υλοποίηση των βασικών λειτουργιών ενός συστήματος ασύρματων επικοινωνιών με λογισμικό (software), όπως το SDR ορίζει. Κατ' αυτόν τον τρόπο παρέχεται στο χρήστη η δυνατότητα να απολαμβάνει παρά πολλές υπηρεσίες με τη χρήση μόνο μίας συσκευής, και την ευκολότερη ενσωμάτωση μελλοντικών υπηρεσιών, με την φόρτωση απλώς του κατάλληλου λογισμικού. Αφού αναφέραμε αναλυτικά τα πλεονεκτήματα και τις καινοτομίες που το SDR εισάγει,προχωρήσαμε σε μια λεπτομερή περιγραφή ενός συμβατικού αναλογικού δέκτη, για να ακολουθήσει ο τρόπος με τον οποίο αυτός υλοποιείται με τις αρχές του SDR. Παρουσιάστηκε η ιδανική αρχιτεκτονική του Software Radio τα προβλήματα αυτής και τελικά η υλοποιήσιμη μορφή της. Όσον αφορά την εξομοίωση, για έναν δέκτη που ενσωματώνει το SDR, υλοποιήθηκε η ψηφιακή μετατόπιση ενός εύρους συχνοτήτων από την τελευταία συχνότητας της IF βαθμίδας στη βασική ζώνη καθώς επίσης και η απομόνωση του επιθυμητού καναλιού. Για το σκοπό αυτό, εκτός των άλλων, έγινε decimation καιinterpolation στα δείγματα του σήματος και με φιλτράρισμα με κατάλληλα ψηφιακά φίλτρα επιτεύχθηκε ο βασικός σκοπός χωρίς ταυτόχρονα να αλλοιωθεί η πληροφορία που ενυπάρχει στο σήμα. Τέλος, έγινε μελέτη της αντοχής του συστήματος στην επίδρασης του θορύβου καθώς και στην αύξηση του αριθμού των καναλιών στο σήμα, ώστε να εξεταστεί η λειτουργία του σε συνθήκες πραγματικού περιβάλλοντος.