Η αλματώδης εξέλιξη του κλάδου των τηλεπικοινωνιών έχει καταστήσει εμφανή τα ελλειμματικά του σημεία. Η προσαρμοστικότητα, η ελαστικότητα και η υιοθέτηση νέων τεχνολογιών τόσο στην ενσύρματη όσο και στην ασύρματη υπόδομή είναι πλέον επιτακτικά ζητούμενα. Η ανάγκη για μια τέτοια μεταβολή του κυρίαρχου παραδείγματος είναι απαραίτητη προκειμένου να ικανοποιηθούν τα θέλω και οι ανάγκες ποικίλων βιομηχανιών αλλά και των τελικών χρηστών. Η μετάβαση αυτή έχει ήδη εδραιωθεί στα υψηλότερα επίπεδα του δικτύου, μέσω αρχιτεκτονικών δικτύου ορισμένων στο λογισμικό. Αντίστοιχα, η υιοθέτηση αρχιτεκτονικών πομποδεκτών ορισμένων στο λογισμικό είναι σε θέση να επιλύσει τα συνήθη ζητήματα των ασύρματων υποδομών, όπως είναι η απελευθέρωση, επαναχρησιμοποίηση και ανακατανομή των χρησιμοποιούμενων συχνοτικών ζωνών, η ενσωμάτωση καινοτόμων τεχνολογιών και η δυναμικότητα.
Ο στόχος της παρούσης εργασίας αφορά την ανάπτυξη και την εφαρμογή ενός προσαρμοστικού σχήματος διαμόρφωσης, ως κομμάτι μιας αλυσίδας επεξεργασίας σήματος για ένα ασύρματο τηλεπικοινωνιακό σύστημα, μέσω της χρήσης πομποδεκτών ορισμένων στο λογισμικό. Το πρόγραμμα GNURadio χρησιμοποιείται για την ανάπτυξη του συστήματος από πλευράς λογισμικού, και υλοποιείται στο φυσικό επίπεδο μέσω των SDR πομποδεκτών USRP. Κατά την διάρκεια της εργασίας παρουσιάζεται η υπερκείμενη θεωρία επεξεργασίας σήματος, με αναλυτικότερη αναφορά στις μεθόδους διαμόρφωσης που χρησιμοποιήθηκαν, της οποίας έπεται η ενδελεχής παρουσίαση των εργαλείων που επέτρεψαν την ανάπτυξη του συστήματος. Εν συνεχεία, περιγράφεται η κατασκευή του συστήματος, η ανάπτυξη του αλγορίθμου προσαρμοστικής διαμόρφωσης μέσω της γλώσσας προγραμματισμού Python, και υλοποιούνται έλεγχοι τόσο σε επίπεδο προσομοίωσης, όσο και σε πειραματικό επίπεδο. Εξετάζεται η πειραματική διαδικασία και τα αποτελέσματά της, όπως και τα ζητήματα που προέκυψαν κατά το σχεδιασμό αλλά και πιθανές βελτιώσεις.
(EL)
The rapid advancement of the telecommunications domain highlights its shortcomings in terms of adaptability, flexibility and new technology adoption in fixed and wireless systems. A shift in infrastructure paradigm to meet the growing demands of different industries and consumers seems mandatory and is already taking place in the network layer. As the need for more frequency bands, higher throughput systems and lower latency applications increases, the infrastructure required must be able to follow the same pace. Software Defined Radio can provide the necessary resilience and its adoption should be expedited.
The goal of the work herein is to develop and implement an adaptive modulation technique as part of a signal processing chain for a wireless telecommunication system, through the use of Software Defined Radio. This is achieved through the use of SDR software and hardware, specifically GNURadio and the Universal Software Radio Peripherals respectively. The overarching signal processing theory is presented, followed by a more analytical view of the modulation techniques used. The tools employed are discussed in detail as well as the processing chain that was created. The adaptive modulation algorithm is constructed in the Python programming language, and the system is tested both in simulation and via an experimental testbed. Test cases and results are discussed, along with issues encountered and potential improvements that can be incorporated.
(EN)
Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών
