521329A LANGATTOMAN TIETOLIIKENTEEN HARJOITUSTYÖ NI USRP-2900 OHJELMISTORADIO NI LABVIEW OHJELMISTOALUSTALLA

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "521329A LANGATTOMAN TIETOLIIKENTEEN HARJOITUSTYÖ NI USRP-2900 OHJELMISTORADIO NI LABVIEW OHJELMISTOALUSTALLA"

Ilona Seppälä
7 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 521329A LANGATTOMAN TIETOLIIKENTEEN HARJOITUSTYÖ NI USRP-2900 OHJELMISTORADIO

Communications Radio Technology Group (CWC-RT) huone TS439, kk@ee.oulu.

1 A LANGATTOMAN TIETOLIIKENTEEN HARJOITUSTYÖ NI USRP-2900 OHJELMISTORADIO NI LABVIEW OHJELMISTOALUSTALLA KARI KÄRKKÄINEN Centre for Wireless Communications Radio Technology Group (CWC-RT) huone TS439, puh:

2 521329A LANGATTOMAN TIETOLIIKENTEEN HARJOITUSTYÖ Laajuus: Esitietovaade: Suoritus: 5 op 1 vsk. ST-kurssit Viikkotehtäväkohtaiset palautetut ja hyväksytyt harjoitustyöraportit. Ei lopputenttiä. Parityönä Etsi heti työparisi! Laitteiden jako jo tänään. Opetus koostuu maanantaisin klo johdattelevista teorialuennoista ja sen jälkeen samalla viikolla ohjatuista aihekohtaisita labratöistä luokassa TS137. Raportin palautus 3 viikon kuluessa kustakin teorialuennosta. Pakollinen läsnäolo luennoilla ja labroissa kaikki läsnäolot seurataan päivittäin kerättävillä osallistujalistoilla. Merkittävistä poissaoloista lisätehtäviä. Poissaolopyyntö tiedusteltava aina etukäteen sähköpostilla! Suositellaan ilmoittautumaan sekä Optimaan että Weboodiin, jotta saatte postit Optimasta ja kurssi näkyy Lukkarissa. Tiedotteita lähetetään sekä Optiman sähköposteina että kurssin Noppa -uutissivun kautta. Oppimateriaali TTK-Optimassa pdf-muodossa. Lisäksi siellä on tarvittavat LabVIEW-harjoitusohjelmat ja laitteen asennusohje. Tehdään opiskelijan omalla tietokoneella! Ongelmia? Kerro se nyt! LabVIEW lisenssi Optimasta: LabVIEW-asennuksen sarjanumero.pdf 2

3 521329A LANGATTOMAN TIETOLIIKENTEEN HARJOITUSTYÖ USRP = Universal Software Radio Peripheral. USRP-esittelyvideo. Yleinen radiolähetin ja -vastaanotinjärjestelmä (tranceiver, Tx&Rx) samassa laitteessa toteutettu joustavalla ohjelmistoradioperiaatteella voidaan generoida kaikki tärkeimmät analogiset ja digitaaliset sinikantoaaltomodulaatiot Tx-lähetykseen ja niiden Rx-ilmaisuosat. Voi tehdä helposti omia laajennuksia ja kokeiluja tekemällä omaa laitespesifistä softaa graafisella LabVIEW System Design Software. Katso myös LabVIEW Communications Design Suite -esittelyvideo. USRP liitetään USB 2.0 tai USB 3.0 porteilla tai Ethernetin kautta tietokoneeseen. Tietokoneen LabVIEW-ohjelmisto ottaa USRP-laitteessa hyvin nopealla A/D-muuntimella näytteitä tulo- ja lähtösignaaleista, sekä ohjaa FGPApiireillä toteutettua baseband-kokoonpanoa ja signaalianalyysiä (aikaesitys, spektrianalyysi, I/Q-kuvio, silmäkuvio, jne.) LabVIEW:tä käytetään yleisesti teollisuudessa mm. mittausten & testausten automatisoinnissa oppia myös siihen. Testausesittelyvideo. Tx ja Rx -liitännät kaapelilla tai antenneilla. Kaapeli tarvitsee aina 30 db vaimentimen Rx:n tuhoutumisen estämiseksi! USRP-2900/2901 esite: Katso johdantoluentokalvojen kaikki linkit & videot ennen 1. harjoituskertaa välineisiin tutustumiseksi! 3

4 LTHT-KURSSIMATERIAALIT 4 Johdantoluentodiat teorian osalta perustuvat pääosin: R.E. Ziemer & W.H. Tranter, Principles of Communications: Systems, Modulation and Noise, 7. Painos, John Wiley & Sons, 734 s., Kunkin luentokerran diat ilmestyvät pdf-muodossa Optimaan viimeistään luentopäivää edeltävänä viikonloppuna. Kurssin harjoitustyömanuaali Optimassa: Prof. Bruce A. Black, Introduction to Communication Systems - Lab Based Learning with NI USRP TM and LabVIEW TM, 166 s, National Instruments. Kaikkia manuaalin 12 töitä ei käydä tulevan 8 viikon aikana läpi. Prof. Black on kehittänyt harjoitustyödemonstraationsa nimenomaan USRP-laitteiston ympärille pöytä on siis katettu valmiiksi. LabVIEW Comm. Suite 2.0, USRP driver 16.0, sekä työn erilaiset Tx ja Rx -ohjelmat ovat ladattavissa WinSCP-ohjelmalla EE-verkkolevyltä: /roles/pctuki/public/awims/nationalinstruments/labview Comms 2.0 /roles/pctuki/public/awims/nationalinstruments/ni USRP Driver 16.0 Software /roles/pctuki/public/awims/nationalinstruments/usrp-2900-harjoitustyoohjelmat Käytä tarvittaessa STO:n luokan lankaverkkoyhteyttä latauksen jouduttamiseksi

5 BRUCE A. BLACK BIOGRAPHY 5 Bruce A. Black completed his B.S. at Columbia University, his S.M. at Massachusetts Institute of Technology, and his Ph.D. at the University of California at Berkeley, all in electrical engineering. Since 1983 he has been on the faculty of the Department of Electrical and Computer Engineering at Rose- Hulman Institute of Technology in Terre Haute, Indiana. His interests are in communications, wireless systems, and signal processing. He has developed a variety of courses and laboratories in the signal processing and communications areas, including a junior-level laboratory in communication systems and a senior elective in wireless systems. In 2004 he was named Wireless Educator of the Year by the Global Wireless Education Consortium.

6 LTHT-KURSSIN ASEMA KANDIOPINNOISSA 6 DIPLOMITYÖ TÄYDENTÄVÄ MODUULI DI-opinnot SYVENTÄVÄ MODUULI OPINTOSUUN. MODUULI Kandiopinnot OPINTOSUUNNAN OPINNOT & KANDITAATINTYÖ YHTEISET AINEOPINNOT YHTEISET PERUSOPINNOT LTHT kuuluu tänne

7 LTHT-KURSSIN TAVOITTEET 7 Ainetasoinen kurssi tietoliikennetekniikan perusopinnoille. Pohjana myöhemmille kandikursseille: Tietoliikennetekniikka Tietoliikenteen simuloinnit ja työkalut Tietoliikkennetekniikan laboratoriotyöt Johdantoluennoilla esitetään lyhyesti tärkeimpien amplitudin, vaiheen ja taajuuden modulointiin perustuvien analogisten ja digitaalisten tiedonsiirtomenetelmien teoreettiset periaatteet, joita demonstroidaan USRP-alustalla sekä tehdään huomioita, jotka raportoidaan työselosteessa (päätellään, kaapataan kuvia, jne.). Tutustuminen LabVIEW-ohjelmiston perusteisiin käytetään teollisuudessa ja ST-kursseissa. LabVIEW löytyy tietotalon työasemien virtuaalikoneista, mutta USRP laite ei toimi virtuaalikoneisiin kytkettynä siksi LabVIEW- ja USRP-ohjelmistot asennetaan kunkin opiskelijan koneeseen mahdollistaa labrojen jälkeen työn jatkamisen myös kotona. OS & CPU-vaatimus: Windows 7, 8.1 tai 10, 15 GB HD, 8 GB RAM

8 ANALOGISEN JA DIGITAALISEN SIIRRON ERO 8 Modulaatiossa informaatiota siirretään RF-taajuisen sinimuotoisen kantoaallon joko amplitudissa, vaiheessa, tai taajuudessa tai niiden sopivalla yhdistelmällä. Samat perusperiaatteet ovat käytössä sekä analogisissa että digitaalisissa modulaatioissa. Siirtoon tarvitaan riittävän suuritehoinen siniaalto, jotta säteilyttäminen onnistuu Maxwellin yhtälöiden mukaisesti. Siniaaltomodulaatio tuo siirtoon kohinan- ja häiriönsietokykyä, eli robustisuutta. SM-radiosignaali on siirtotiellä (kaapeli tai radiotie) aina analoginen sekä analogisilla että digitaalisilla kantoaaltomodulaatioilla vastaanottimen etupään RF-osiin asti pisteeseen ennen ilmaisupiiriä!

9 ANALOGISEN JA DIGITAALISEN SIIRRON ERO 9 Demodulaatiossa signaali muuttu vasta ilmaisupiirissä symbolipäätöksenteon jälkeen takaisin diskreettiarvoiseksi digitaaliseksi informaatioksi digitaalisilla modulaatioilla, mikä erottaa siten analogiset ja digitaaliset modulaatiot toisistaan. Analogisissa järjestelmissä demoduloitu signaali jää ilmaisun jälkeen analogiseen muotoon esim.: Vanhat FDM-lankapuhelinkeskukset (luovuttiin 1980-luvulla). ULA-radiosignaalit alueella 88 MHz 108 MHz. AM-signaalit alueella 540 khz 1600 khz. FM-radiot NMT-450 ja NMT-900. Analogisten TV-lähetysten videosignaali VHF- ja UHF-alueilla. Lentokone/lennonvarmistus- ja meriradiot, radiomajakat Amatööriradiot, walkie-talkie ( lällärpuhelin ), jne. Digitaalisilla modulaatioilla voidaan käyttää lisäksi siirron laatua parantavia menetelmiä (esim. virheenkorjauskoodit, kanavakorjain, MIMO, diversiteettimenetelmät) siksi siirrytty digitaalisiin menetelmiin, koska informaatio on nykyään pääosin digitaalista. Analogisia järjestelmiä on kuitenkin edelleen vielä paljon käytössä ja pitkään (esim. lentoliikenne, jossa kalustojen ikä noin 50 v).

10 DIGITAALINEN TIEDONSIIRTOJÄRJESTELMÄ 10 Softatoteutus

11 OPETUSAIKATAULU 1. PERIODILLA 11 Johdantoluennot: Ma 29.8, 12-16, M101 Ma 5.9, 12-16, M101 Ma 12.9, 12-14, TS , PR102* Ma 19.9, 12-14, TS , PR102* Ma 26.9, 12-16, M101 Ma 3.10, 12-16, M101 Ma 10.10, 12-16, M101 Ma 17.10, 12-16, M101 Labraharjoitukset: Ti 30.8, 14-18, TS137 Ti 6.9, 14-18, TS137 Ti 13.9, 14-18, TS137 Ti 20.9, 16-18, TS137 Ti 27.9, 14-18, TS137 Ti 4.10, 14-18, TS137 Ti 11.10, 14-18, TS137 Ke 12.10, 10-12, TS137 Ke 19.10, 10-12, TS137 To 20.10, 10-12, TS137 * Huom. salin vaihto

12 OPETUS 1. JA 2. VIIKOLLA (VK ) 12 Maanantai , klo 12-16, M101 Johdantoluento kurssin taustasta, tavoitteista, sisällöstä, aikataulusta ja suoritustavasta, 4G-kännykän sisuskalut. National instrumentsin NI USRP-2900 & NI LabVIEW esittelyt. Johdanto modulaatioihin ja tietoliikennesignaalien matemaattiseen esitysmalliin sekä miten esitystä sovelletaan USRP-2900 laitteessa. Ryhmäytyminen 2 hengen harjoitustyöryhmiksi. USRP-2900 laitteiston jako & kuittaus ryhmille 1. luennon jälkeen opettajan toimistolla (CWC, 4 krs., huone TS439). Asennuksen aloitus omaan läppäriin kotona ja tutustuminen kaikkien diojen linkkeihin sekä Optiman materiaaliin. Asennustavoite kotona illalla, jotta päästään testaamaan laitetta huomenna 30.8 klo Tiistai , klo 14-18, TS137 Laitteiston asennus ja toimintatestaus jatkuu luokassa TS137. Harjoitustyöohjelmien lataaminen omalle koneelle. Varsinaiset työt aloitetaan 2. viikolla Ti 6.9, 14-18, TS137.

Samankaltaiset tiedostot

521357A TIETOLIIKENNETEKNIIKKA I

1 521357A TIETOLIIKENNETEKNIIKKA I KURSSI ANALOGISEN TIEDONSIIRRON PERUSTEISTA KARI KÄRKKÄINEN Tietoliikennetekniikan osasto, huone TS439 kk@ee.oulu.fi, puh: 029 448 2848, http://www.ee.oulu.fi/~kk/ https://noppa.oulu.fi/noppa/kurssi/521357a/etusivu