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Breitband-OFDM Testbed
Air Interface for 4G Mobile Communication
Seit einigen Jahren findet die OFDM Übertragungstechnik zunehmend bei der Konzeption neuer Funkübertragungsstandards Anwendung. Ein wesentlicher Vorteil dieser Technologie besteht in der Robustheit gegen Mehrwegeausbreitung im Funkfeld und damit verbundenem frequenzselektivem Fading. Gleichzeitig lassen sich leistungsfähige Empfängerstrukturen sehr effizient in Hardware umsetzen.
Die Kombination der OFDM Technik mit Multi Antennensystemen (MIMO - multiple input multiple output) eröffnet weitere Möglichkeiten, die spektrale Effizienz zu steigern. Bei diesem Verfahren wird die Mehrwegeausbreitung des Signals zur Erhöhung der Übertragungs-Datenrate ausgenutzt.
Auch für mobile Anwendungen eignet sich die OFDM Übertragungstechnik sehr gut. Bei entsprechender Auslegung der Systemparameter kann eine hohe Robustheit gegen Doppler-Shift erreicht werden.
Das Projekt Entwicklung eines Breitband OFDM Testbeds wurde in Zusammenarbeit mit der Siemens AG München durchgeführt. Es wird für Forschungs- und Demonstrationszwecke im Bereich Air Interface for 4G Mobile Communication eingesetzt.
Die genutzte Signalbandbreite beträgt 85 MHz und ermöglicht die Übertragung von bis zu 300 MBPS. Das System wurde für den Einsatz in den Frequenzbereichen 2,4 GHz und 5,2 GHz konzipiert.
Um eine optimale Anpassung an die Funkkanaleigenschaften zu ermöglichen, ist eine große Anzahl von Übertragungs-Modi einstellbar.
- Modulationsarten
- BPSK, QPSK, 16QAM, 64QAM
- Guard-Interval-Längen
- 1/4, 1/8
- FEC-Coderaten
- 1/2, 3/4
Für die Anbindung IP basierter Applikationen wurde ein Gigabit Ethernet Interface integriert. Damit ist es nun möglich, Anwendungen, die sehr hohe Datenraten erfordern, über Funk zu übertragen. Es ist auch möglich ein Funk-Netzwerk bestehend aus mehreren Terminals aufzubauen. Die Verteilung der Übertragungsdatenraten auf die einzelnen Netzwerk- Teilnehmer kann individuell vorgegeben werden.
Die Realisierung der Basisband Signalverarbeitung wurde komplett in VHDL durchgeführt. Zu diesem Zweck wurden hardware-effiziente Synchronisations- und Kanalschätzalgorithmen entwickelt und implementiert. Für zukünftige Erweiterungen z. B. für MIMO Signalverarbeitung ist das System sehr gut geeignet.
Als Hardware Plattform dient das FFP Basic, ein universelles FPGA Prototyping Board, welches mit Xilinx Virtex II Pro bestückt ist. Zusätzliche Hardware Module für D/A und A/D Umsetzung sowie ein LVDS Interface Board werden direkt auf die Basisplatine aufgesteckt. Durch die kompakte Bauform und direkte Anbindung der Add-on Boards sind Taktfrequenzen von 200 MHz realisierbar.
Über ein integriertes USB Interface können Messdaten aus dem System ausgelesen werden. Die visuelle Darstellung und Auswertung der Messdaten erfolgt durch eine speziell entwickelte Analysesoftware.
