Optimització i implementació en Simulink de l'adquisició d'un senyal GPS amb blocs FFT
Herreros Comellas, Esteve
Seco Granados, Gonzalo (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Telecomunicació i Enginyeria de Sistemes)
Universitat Autònoma de Barcelona. Escola d'Enginyeria

Fecha:	2009
Descripción:	92 p.
Resumen:	Aquest projecte es tracta de la optimització i la implementació de l'etapa d'adquisició d'un receptor GPS. També inclou una revisió breu del sistema GPS i els seus principis de funcionament. El procés d'adquisició s'ha estudiat amb detall i programat en els entorns de treball Matlab i Simulink. El fet d'implementar aquesta etapa en dos entorns diferents ha estat molt útil tant de cara a l'aprenentatge com també per la comprovació dels resultats obtinguts. El principal objectiu del treball és el disseny d'un model Simulink que es capaç d'adquirir una senyal capturada amb hardware real. En realitat, s'han fet dues implementacions: una que utilitza blocs propis de Simulink i l'altra que utilitza blocs de la llibreria Xilinx. D'aquesta manera, posteriorment, es facilitaria la transició del model a la FPGA utilitzant l'entorn ISE de Xilinx. La implementació de l'etapa d'adquisició es basa en el mètode de cerca de fase de codi en paral·lel, el qual empra la operació correlació creuada mitjançant la transformada ràpida de Fourier (FFT). Per aquest procés es necessari realitzar dues transformades (per a la senyal entrant i el codi de referència) i una antitransformada de Fourier (per al resultat de la correlació). Per tal d'optimitzar el disseny s'utilitza un bloc FFT, ja que tres blocs consumeixen gran part dels recursos d'una FPGA. En lloc de replicar el bloc FFT, en el model el bloc és compartit en el temps gràcies a l'ús de buffers i commutadors, com a resultat la quantitat de recursos requerits per una implementació en una FPGA es podria reduir considerablement.
Resumen:	Este proyecto trata la optimización y la implementación de la etapa de adquisición de un receptor GPS. También se incluye una breve descripción del sistema GPS y sus principios de funcionamiento. El proceso de adquisición se ha estudiado con detalle y programado en los entornos de trabajo Matlab y Simulink. El hecho de implementar esta etapa con dos entornos diferentes ha sido muy útil tanto en el aprendizaje como también para la verificación de los resultados obtenidos. El principal objetivo del trabajo es el diseño de un modelo Simulink que es capaz de adquirir una señal capturada con hardware real. En realidad, se han hecho dos implementaciones: una que utiliza bloques propios de Simulink y la otra que utiliza bloques de la librería Xilinx. De esta manera, posteriormente, se facilitaría la transición del modelo a la FPGA utilizando el entorno ISE de Xilinx. La implementación de la etapa de adquisición se basa en el método de la búsqueda de fase de código en paralelo, la cual utiliza la operación de correlación cruzada mediante la transformada de rápida de Fourier (FFT). Para este proceso es necesario realizar dos transformadas (para la señal entrante y el código de referencia) y una antitransformada de Fourier (para el resultado de la correlación). Con la finalidad de optimizar el diseño se utiliza un bloque FFT, ya que tres bloques consumen gran parte de los recursos de una FPGA. En lugar de replicar el bloque FFT, en el modelo el bloque es compartido en tiempo gracias a la utilización de buffers y conmutadores, como resultado la cantidad de recursos requeridos para una implementación en una FPGA se podría reducir considerablemente.
Resumen:	This projects deals with the implementation and optimization of the acquisition stage of a GPS receiver. The project also includes a brief review of the GPS system and its operating principles. The acquisition process has been studied in detail, and programmed in Matlab and Simulink. The fact that this functionality has been programmed in two different environment has been very useful as an educational activity and also as a crosscheck means. The main outcome of the work is a Simulink model that is able to acquire the signal captured with real hardware. Actually, two implementations have been done: one using only native Simulink blocks and another one using blocks from the Xilinx - Simulink library. The later would facilitate an easy transition from the model to an FGPA using the ISE Xilinx environment. The acquisition stage employs the parallel code search method and relies on the use of the Fast Fourier Transform (FFT). The direct application of the parallel code search method involves the computation of two FFTs (for the incoming signal and the reference code) and one inverse FFT (for the result of the correlation). The inclusion of three FFT blocks in a FPGA requires a very large number of gates, and therefore the need of an optimization is apparent. We have modified the acquisition stage so as to perform the parallel code search using only one FFT block, which represents the second main outcome of the project. Instead of replicating the FFT block, in our model the block is time shared thanks to the use of some buffers and switches, as a result, the number of gates required by an FPGA implementation could be greatly reduced.
Derechos:	Aquest document està subjecte a una llicència d'ús de Creative Commons, amb la qual es permet copiar, distribuir i comunicar públicament l'obra sempre que se'n citin l'autor original, la universitat i l'escola i no se'n faci cap ús comercial ni obra derivada, tal com queda estipulat en la llicència d'ús
Lengua:	Català
Titulación:	Enginyeria de Sistemes de Telecomunicació [2500898]
Colección:	Escola d'Enginyeria. Projectes i treballs de final de carrera. Enginyeria Tècnica de Telecomunicació. Especialitat de Sistemes Electrònics
Documento:	Treball final de grau
Materia:	GPS (Sistema de navegació) ; Processament del senyal ; SIMULINK (Programes d'ordinador)

Presentació 24 p, 1.7 MB

Projecte 92 p, 1.5 MB

El registro aparece en las colecciones:
Documentos de investigación > Trabajos de investigación y proyectos de final de carrera > Ingeniería. TFM