258 research outputs found

    Symbol Synchronization for SDR Using a Polyphase Filterbank Based on an FPGA

    Get PDF
    This paper is devoted to the proposal of a highly efficient symbol synchronization subsystem for Software Defined Radio. The proposed feedback phase-locked loop timing synchronizer is suitable for parallel implementation on an FPGA. The polyphase FIR filter simultaneously performs matched-filtering and arbitrary interpolation between acquired samples. Determination of the proper sampling instant is achieved by selecting a suitable polyphase filterbank using a derived index. This index is determined based on the output either the Zero-Crossing or Gardner Timing Error Detector. The paper will extensively focus on simulation of the proposed synchronization system. On the basis of this simulation, a complete, fully pipelined VHDL description model is created. This model is composed of a fully parallel polyphase filterbank based on distributed arithmetic, timing error detector and interpolation control block. Finally, RTL synthesis on an Altera Cyclone IV FPGA is presented and resource utilization in comparison with a conventional model is analyzed

    Design and multiplier-less realization of matched filters with variable fractional delay for software radio receivers

    Get PDF
    The 47th Midwest Symposium on Circuits and Systems Conference, Salt Lake City, Utah, USA, 25-28 July 2004This paper studies the design and multiplier-less realization of variable fractional delay matched filters (VFD-MFs), which provide matching filtering and variable fractional delay of the filter output. It offers greater flexibility and lower delay in symbol-timing adjustment than directly cascading a match filter with a fractional delayer. The design of VFD-MFs, which can be viewed as a variable digital filter (VDF) design problem subject to the matched filtering condition, is formulated as a second order cone programming (SOCP) problem with least square design criteria. The proposed VFD-MFs can be efficiently implemented using the Farrow structure. By employing sum-of-power-of-two (SOPOT) coefficients and the multiplier block (MB) technique, very efficient multiplier-less realization of the VFD-MF with low hardware complexity is obtained. A design example is given to demonstrate the effectiveness of the proposed approach.published_or_final_versio

    Maximally flat and least-square co-design of variable fractional delay filters for wideband software-defined radio

    Get PDF
    This paper describes improvements in a Farrow-structured variable fractional delay (FD) Lagrange filter for all-pass FD interpolation. The main idea is to integrate the truncated sinc into the Farrow structure of a Lagrange filter, in order that a superior FD approximation in the least-square sense can be achieved. Its primary advantages are the lower level of mean-square-error (MSE) over the whole FD range and the reduced implementation cost. Extra design parameters are introduced for making the trade-off between MSE and maximal flatness under different design requirements. Design examples are included, illustrating an MSE reduction of 50% compared to a classical Farrow-structured Lagrange interpolator while the implementation cost is reduced. This improved variable FD interpolation system is suitable for many applications, such as sample rate conversion, digital beamforming and timing synchronization in wideband software-defined radio (SDR) communications

    Variable Fractional Delay Filter Design Using a Symmetric Window

    Get PDF

    Contribution to Efficient Use of Narrowband Radio Channel

    Get PDF
    Předkládaná práce se soustředí na problematiku využívání úzkopásmového rádiového kanálu rádiovými modemy, které jsou určené pro průmyslové aplikace pozemní pohyblivé rádiové služby, specifikované v dominantní míře Evropským standardem ETSI EN 300 113. Tato rádiová zařízení se používají v kmitočtových pásmech od 30 MHz do 1 GHz s nejčastěji přidělovanou šířkou pásma 25 kHz a ve většině svých instalací jsou využívána ve fixních nebo mobilních bezdrátových sítích. Mezi typické oblasti použití patří zejména datová telemetrie, aplikace typu SCADA, nebo monitorování transportu strategických surovin. Za hlavní znaky popisovaného systému lze označit komunikační pokrytí značných vzdáleností, dané především vysokou výkonovou účinnosti datového přenosu a využívaní efektivních přístupových technik na rádiový kanál se semiduplexním komunikačním režimem. Striktní požadavky na elektromagnetickou kompatibilitu umožňují těmto zařízením využívat spektrum i v oblastech kmitočtově blízkým jiným komunikačním systémům bez nutnosti vkládání dodatečných ochranných frekvenčních pásem. Úzkopásmové rádiové komunikační systémy, v současnosti používají převážně exponenciální digitální modulace s konstantní modulační obálkou zejména z důvodů velice striktních omezení pro velikost výkonu vyzářeného do sousedního kanálu. Dosahují tak pouze kompromisních hodnot komunikační účinnosti. Úpravy limitů příslušných rádiových parametrů a rychlý rozvoj prostředků číslicového zpracování signálu v nedávné době, dnes umožňují ekonomicky přijatelné využití spektrálně efektivnějších modulačních technik i v těch oblastech, kde je prioritní využívání úzkých rádiových kanálů. Cílem předkládané disertační práce je proto výzkum postupů směřující ke sjednocení výhodných vlastností lineárních a nelineárních modulací v moderní konstrukci úzkopásmového rádiového modemu. Účelem tohoto výzkumu je efektivní a „ekologické“ využívání přidělené části frekvenčního spektra. Mezi hlavní dílčí problémy, jimiž se předkládaná práce zabývá, lze zařadit zejména tyto: Nyquistova modulační filtrace, navrhovaná s ohledem na minimalizaci nežádoucích elektromagnetických interferencí, efektivní číslicové algoritmy frekvenční demodulace a rychlé rámcové a symbolové synchronizace. Součástí práce je dále analýza navrhovaného řešení z pohledu celkové konstrukce programově definovaného rádiového modemu v rovině simulací při vyšetřování robustnosti datového přenosu rádiovým kanálem s bílým Gaussovským šumem nebo kanálem s únikem v důsledku mnohacestného šíření signálu. Závěr práce je pak zaměřen na prezentování výsledků praktické části projektu, v níž byly testovány, měřeny a analyzovány dvě prototypové konstrukce rádiového zařízení. Tato finální část práce obsahuje i praktická doporučení, vedoucí k vyššímu stupni využitelnosti spektrálně efektivnějších komunikačních režimů v oblasti budoucí generace úzkopásmových zařízení pozemní pohyblivé rádiové služby.he industrial narrowband land mobile radio (LMR) devices, as considered in this dissertation project, has been subject to European standard ETSI EN 300 113. The system operates on frequencies between 30 MHz and 1 GHz, with channel separations of up to 25 kHz, and is intended for private, fixed, or mobile, radio packet switching networks. Data telemetry, SCADA, maritime and police radio services; traffic monitoring; gas, water, and electricity producing factories are the typical system applications. Long distance coverage, high power efficiency, and efficient channel access techniques in half duplex operation are the primary advantages the system relays on. Very low level of adjacent channel power emissions and robust radio receiver architectures, with high dynamic range, enable for a system’s coexistence with various communication standards, without the additional guard band frequency intervals. On the other hand, the strict limitations of the referenced standard as well as the state of the technology, has hindered the increase in communication efficiency, with which the system has used its occupied bandwidth. New modifications and improvements are needed to the standard itself and to the up-to-date architectures of narrowband LMR devices, to make the utilization of more efficient modes of system operation practically realizable. The main objective of this dissertation thesis is therefore to find a practical way how to combine the favorable properties of the advanced nonlinear and linear digital modulation techniques in a single digital modem solution, in order to increase the efficiency of the narrowband radio channel usage allocated to the new generation of the industrial LMR devices. The main attention is given to the particular areas of digital modem design such as proposal of the new family of the Nyquist filters minimizing the adjacent channel interference, design and analysis of the efficient algorithms for frequency discrimination, fast frame and symbol

    An FPGA Implementation of Carrier Phase and Symbol Timing Synchronization for 16-APSK

    Get PDF
    Proper synchronization between a transmitter and receiver, in terms of carrier phase and symbol timing, is critical for reliable communication. Carrier phase synchronization is related to the frequency translation hardware, where perfect synchronization means that the local oscillators of the transmitter’s upconverter and receiver’s downconverter are aligned in phase and frequency. Timing synchronization is related to the analog-to-digital converter in the receiver, where perfect synchronization means that samples of the received signal are taken at transmitted symbol times. Perfect synchronization is unlikely in practical systems for a number of reasons, including hardware limitations and the independence of the transmitter and receiver. This thesis explores an FPGA implementation of a PLL-based carrier phase and symbol timing synchronization subsystem as part of a 16-APSK aeronautical telemetry receiver. The theory behind this subsystem is presented, and the hardware implementation of each component is described. Results demonstrate successful demodulation of a test signal, and system performance is shown to be comparable to double-precision floating point simulations in terms of error vector magnitude, synchronization lock time, and BER

    Backscattering UWB/UHF hybrid solutions for multi-reader multi-tag passive RFID systems

    Get PDF
    Ultra-wideband (UWB) technology is foreseen as a promising solution to overcome the limits of ultra-high frequency (UHF) techniques toward the development of green radio frequency identification (RFID) systems with low energy consumption and localization capabilities. While UWB techniques have been already employed for active tags, passive tags solutions are more appealing also due to their lower cost. With the fundamental requirement of maintaining backward compatibility in the RFID domain, we propose a hybrid UWB/UHF architecture to improve passive tag identification both in single-reader and multi-reader scenarios. We then develop two hybrid algorithms: the first one exploits the UWB signal to improve ISO/IEC 18000-6C UHF standard, while the other one exploits UWB to enhance a compressive sensing (CS) technique for tag identification in the multi-reader, multi-tag scenario. Both solutions are able to improve success rate and reading speed in the tag identification process and reduce the energy consumption. The multi-reader version of the proposed approaches is based on a cooperative scheme in order to manage reader-tag collisions and reader-reader collisions besides the typical tag-tag collisions. Furthermore, timing synchronization non-idealities are analyzed for the proposed solutions and simulation results reveal the effectiveness of the developed schemes

    Synchronisation in sampled receivers for narrowband digital modulation schemes.

    Get PDF
    SIGLEAvailable from British Library Document Supply Centre- DSC:DXN0033576 / BLDSC - British Library Document Supply CentreGBUnited Kingdo
    corecore