Design methodology addressing static/reconfigurable partitioning for optimizing software defined radio (sdr) implementation through fpga dynamic partial reconfiguration and rapid prototyping tools

Résumé

Las características que la gente exige a los dispositivos de comunicaciones son cada día más exigentes. Y no solo en los aspectos relacionados con la velocidad de comunicación, sino que también en diferentes características como la compatibilidad con diferentes estándares de comunicación, autonomía, tamaño o precio. Es más, cuando esta necesidad de comunicación se traslada al mundo industrial, aparecen nuevas características como fiabilidad, robustez o plazo de comercialización que también es necesario cubrir. En este contexto, las Radios Definidas por Software (SDR) y evoluciones como las Radios Cognitivas o Radios Inteligentes parecen la respuesta tecnológica que va a satisfacer estas necesidades a corto y medio plazo. Por ello, esta tesis doctoral aborda la implementación de este tipo de sistemas de comunicaciones. Teniendo en cuenta que no existe una limitación, ni en la arquitectura de implementación, ni en el tipo de dispositivo a usar, se propone un nuevo entrono de diseño formado por las FPGAs, haciendo uso de la reconfiguración parcial dinámica, y por las herramientas de prototipado rápido. A pesar de que este entorno de diseño ofrece varios beneficios, también genera algunos inconvenientes que es necesario analizar y minimizar en la medida de lo posible. Con este objetivo, se ha diseñado y verificado una metodología de diseño de SDRs. Esta metodología se encarga del particionado estático/reconfigurable de las SDRs para optimizar su implementación sobre el entrono de diseño antes comentado. Para verificar la viabilidad tanto del entorno, como de la metodología de diseño propuesta, se han realizado varias implementaciones que hacen uso de ambas cosas. Estas implementaciones son: un modulador multi-estándar que implementa WiFi, WiMAX y UMTS, un sistema cognitivo y compacto de transmisión de video y la implementación de varias funciones de codificación de datos sobre R3TOS, un sistema operativo hardware desarrollado por la Universidad de Edimburgo.