Cognitive Radio Framework für GNU Radio Companion

Status: abgeschlossen
Betreuer: Tim Esemann
Student: Marius Ciepluch

Themengebiet

Im Rahmen des Forschungsprojekt SoFT (Selbstorganisierende Funkübertragung) wird die Koexistenz von Funkübertragungen untersucht. Hierzu werden Software Defined Radios verwendet. In einem Software Defined Radio wird lediglich die Frequenzumsetzung und Digitalisierung in Hardware umgesetzt. Die komplette Signalverarbeitung im Basisband ist danach in Software realisiert. Dies ermöglicht eine flexible Erweiterung eines herkömmlichen Sendeempfängers zu einem selbstorganisierenden Sendeempfänger (Cognitive Radio). Aufgrund von Messungen der Funkumgebung können dann sowohl die Empfangsparameter als auch die Sendeparameter dynamisch verändert werden. Ein solches Cognitive Radio benötigt Zugriff auf interne Signale im Empfangs- und Sendepfad des Sendeempfängers. Bisherige Implementierungen von Sendeempfängern in GNU Radio bietet nur geschlossene Systeme. Daten werden in Basisband-Signale umgewandelt, die dann über ein RF-Frontend versendet bzw. empfangen werden können. Die Implementierungen bieten aber keinen Zugriff auf die Signale in den einzelnen Signalverarbeitungsschritten. Im Rahmen dieser Arbeit soll ein Cognitive Radio Framework erstellt werden, dass diesen Zugriff auf die einzelnen Signalverarbeitungsschritte ermöglicht. Hierzu bietet sich der GNU Radio Companion an, der eine einfache grafische Benutzeroberfläche bietet, um Signalverarbeitungsblöcke miteinander zu kombinieren.

Details

Im Rahmen dieser Bachelorarbeit sind folgende Schritte vorgesehen:

  • Analyse, Entwurf, Implementierung eines modularen Sendeempfänger gemäß Standard IEEE 802.15.4 (PHY und MAC).
    • Sende- und Empfangspfad sollen in möglichst viele (sinnvolle) GRC Signalverarbeitungsblöcke unterteilt sein
    • Die Signalverarbeitungsblöcke sollen einzeln im GRC zur Verfügung gestellt werden und einzeln grafisch kombinierbar sein (Drag and Drop)
    • Einzelne Signalverarbeitungsblöcke sollen dabei ersetzbar oder austauschbar sein, um einfach weitere Funkstandards zu implementieren
    • Zur Nutzung als Cognitive Radio und zum Debugging benötigt jeder Signalverarbeitungsblock Schnittstellen, um auf interne Signale zugreifen zu können.
  • Zusätzlich sollen Cognitive Radio Signalverarbeitungsblöcke (z.B. zur dynamischen Wahl von Sende-und Empfangsparametern) implementiert werden. Die genaue Funktion wird im Laufe der Arbeit festgelegt. Daraus entsteht ein Cognitive Radio Framework im GNU Radio Companion (GRC), das um weitere Blöcke erweiterbar ist.
  • Implementierung eines zweiten Funkstandards im modularen Sendeempfängers

Aufgaben

  • Separate Signalverarbeitungsblöcke für den GRC
  • Vollständig dokumentierter und kommentierter Quellcode
  • Build-Process für GRC
  • Mindestens 2 vollständige Sendeempfänger
  • Evaluation der Performance und Flexibilität der Lösung
  • Schriftliche Ausarbeitung