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8/17/2019 aplicacionComunicacionFPGA

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Aplicaciones de FPGAs encomunicaciones


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Aplicaciones de FPGAs en comunicacionesIntroducción

En el siglo XX se da un auge de aplicaciones de radiobasadas en Hardware con el propósito de lograrcomunicación a grandes distancias.

La mayoría de las transmisiones de radio se basaban enHardware y muy poco o nada de o!tware de control"estaban dise#adas para ser descartadas y reempla$adas.El %adio &e'nido por o!tware usa dispositi(os

digitales programables )ue ayudan para me*orar elprocesamiento de se#ales necesarias paratransmitir y recibir in!ormación en banda base aradio!recuencia.

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Aplicaciones de FPGAs en comunicaciones%adio de'nido por so!tware

e característica por ser +e,ible" lo cual signi'ca )uepodemos di(ersi'car su !uncionalidad -nicamentemodi'cando su programa o so!tware" por e*emplo" un

e)uipo de radio se puede con'gurar para )ue puedaoperar en cual)uiera de los modos actualmente en usobanda lateral -nica" amplitud modulada" !recuenciamodulada" e incluso incorporar nue(as modalidades como/P 0" 12" etc.3 con solo modi'car el so!tware.

Los e)uipos modernos pueden ser controlados desde unaP4 donde se pueden (isuali$ar !unciones y par5metros )uese encuentran en la parte !rontal del e)uipo como la!recuencia" selección de modo de operación /A6" F6"4783" 4ontrol Autom5tico de Ganancia /4AG3.

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Aplicaciones de FPGAs en comunicacionesAr)uitecturas de transmisiones de radio tradicional

En la 'gura se muestra un transcei(er super9eterodinocon con(ersión dual" )ue es un dise#o de :;


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Aplicaciones de FPGAs en comunicacionesAr)uitecturas de transmisiones de radio tradicional

El transcei(er super9eterodino 9a e,perimentado unmara(illoso >,ito a lo largo de la 9istoria? !ue utili$ado entel>!onos mó(iles terminales de :G y es seguro )ue

soportar5 los receptores de radio de ba*o costo de muc9osa#os por (enir.Esta ar)uitectura !ue muy -til para los sistemas detel>!onos mó(iles :G" como los sistemas de tele!onía mó(ila(an$ada /A6P 3" la cual usa !recuencia modulada /F63

multiple,ación por di(isión de !recuencia /F&3 para permitirel acceso a m-ltiples usuarios a porciones '*as delespectro. Los sistemas A6P asignan una porción delespectro dedicado de


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Aplicaciones de FPGAs en comunicacionesar)uitectura ideal de transmisores de radio basados en

so!tware

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Aplicaciones de FPGAs en comunicacionesprincipio de !uncionamiento de un receptor %&

4onsta de una etapa !rontal de radio!recuencia /%F3 cuya!unción es con(ertir la se#al de radio recibida"traslad5ndola a !recuencias muy in!eriores" en la banda

de audio.En esta etapa la se#al de radio!recuencia es ba*ada alrango de las !recuencias de audio" pero sigue siendo unase#al sin demodular.

La etapa de con(ersión directa 9ace trasladar las se#alesde %F a otras !recuencias muy in!eriores" dic9a se#al yadespla$ada a la banda de audio" ocupa un margen de!recuencias )ue puede ser de @= a = 0H$.

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Aplicaciones de FPGAs en comunicacionesprincipio de !uncionamiento de un receptor %&

e utili$an con(ertidores analógicoBdigitales /AC&3 )uedigitali$an la se#al generando un +u*o continuo de bits )uerepresentan digitalmente las se#ales analógicas de entrada"

se puede decir )ue el con(ertidor AC& est5 conectado casidirectamente a la antena.Dna (e$ digitali$adas estas muestras de la se#al analógica"las se#ales el>ctricas )ue las componen /bits3 tendr5n unn-mero de (alores posibles de amplitud '*o y determinado"

dos en el caso de las se#ales digitales binarias denominadas= y : lógicos. Dna (e$ )ue la se#al 9a sido muestreaday digitali$ada podemos procesarla como )ueramos.

1odos estos procesos se reali$an mediante c5lculosmatem5ticos adecuados por so!tware.

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Aplicaciones de FPGAs en comunicaciones4on(ersión de !recuencia

Para traba*ar una se#al en so!tware no se puede traba*ar conse#ales de !recuencias altas" por lo tanto es necesario con(ertirlas se#ales de %F a se#ales de !recuencias ba*as )ue est>n enel rango de !recuencias )ue se pueden aceptar @= 0H$ a =0H$.Para con(ertir una se#al de un tipo de banda de !recuencia aotra se utili$a un me$clador el cual combina @ se#ales" la )uerecibe la antena y una generada por un oscilador local" la cuales una se#al sin modular"Lo )ue se obtiene a la salida del me$clador son las se#alescuya !recuencia es la suma y resta de las !recuencias aplicadasen ambas entradas del me$clador" !a es la se#al de la antena y!o es la se#al generada por el oscilador local y tambi>n algo delas @ se#ales.

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Aplicaciones de FPGAs en comunicaciones4on(ersión de !recuencia

Dn receptor )ue traba*a por con(ersión de !recuenciasdebe utili$ar un 'ltro a la salida del me$clador esto conel 'n de de*ar pasar -nicamente la se#al )ue nos

interesa y eliminar las dem5s

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Aplicaciones de FPGAs en comunicaciones6odulación

6odular una se#al llamada portadora consiste enmodi'car algunas de sus características de acuerdo acaracterísticas de otra se#al llamada moduladora.

La modulación es un proceso en el cual se colocain!ormación )ue est5 contenida en una se#al de ba*a!recuencia /moduladora3 en una de alta !recuencia/portadora3" dic9a se#al es modi'cada en algunos de suspar5metros" la modi'cación es proporcional a la amplitudde la se#al moduladora.El propósito de la modulación es tener control de algunoselementos de la se#al" los cuales son modi'cados deacuerdo a la !orma de onda de la se#al a transmitir.

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E,isten (arios moti(os por los )ue se modula una se#alPara !acilitar la propagación de la se#al de in!ormaciónya sea por medios al5mbricos o inal5mbricos.

rdena el radioespectro" distribuyendo canales a cadatipo de in!ormación.&isminuye dimensiones de antenas.

ptimi$a el anc9o de banda de cada canal.

E(ita inter!erencias entre canales.Protege la in!ormación contra degradaciones por ruido.&e'ne la calidad de la in!ormación transmitida

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Aplicaciones de FPGAs en comunicaciones 1ipos de modulación analógica y digital

1ipos de modulación analógica 6odulación en Amplitud/A63" 6odulación en Frecuencia /F63" 6odulación enFase /P63" 6odulación por Amplitud de Pulsos /PA63"

6odulación por Anc9ura de Pulsos /P763" 6odulaciónpor Posición de Pulso /PP63.

1ipos de modulación digital 6odulación en Amplitud"Apagado Encendido /A 03" 6odulación por &es(iación deFrecuencia /F 03" 6odulación por &es(iación de Fase/P 03" 6odulación de Amplitud en 4uadratura / A63.

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Aplicaciones de FPGAs en comunicaciones 1ipos de modulación analógica y digital

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Aplicaciones de FPGAs en comunicacionesdemodulación

Es el proceso por el cual se puede recuperar una se#alde datos o se#al moduladora de una se#al modulada" esdecir obtener la !uente de in!ormación original

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Aplicaciones de FPGAs en comunicaciones 1ransmisión por despla$amiento de !ase binaria

/ P 03

Este es un tipo de modulación digital" donde la se#al deentrada es una se#al digital binaria y son posibles @

!ases de salida para una sola !recuencia de portadora"una !ase representa un : lógico y la otra un = lógico.4on!orme (a cambiando de estado la se#al de entrada"la !ase de la se#al portadora de salida se despla$a entredos 5ngulos )ue se encuentran des!asados :J=K.

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Aplicaciones de FPGAs en comunicaciones 1ransmisor P 0

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Aplicaciones de FPGAs en comunicaciones 1ransmisor P 0

&iagrama !asorial &iagrama de espaciode estado

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Aplicaciones de FPGAs en comunicaciones

1ransmisor P 0

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%eceptor P 0

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&iagrama de blo)ues de un modulador P 0

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Aplicaciones de FPGAs en comunicacionesubsistema generador de bits /binary data source3.

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imulacion.

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&iagrama del demodulador P 0

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&iagrama del demodulador P 0

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GENERACIÓN DE PROYECTO ISE PARA GRABARLA TARJETA FPGA

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Ventana del bloque System Generatorgenerando proyecto ISE.

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Archivos generados por System Generator delcodifcador

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Programando el FPGA.

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