Publication: DSP-based implementation of a digital radio demodulator on the ultra-low power processor coolflux BSP
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2010
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Abstract
The new digital radio system Digital Audio Broadcasting (DAB) is a digital radio technology for broadcasting radio stations, which will likely replace most existing methods for radio broadcasting in many parts of the world.
Mobile reception without disturbance was the basic requirement for the development of the DAB system. The special problems of mobile reception are caused by multipath
propagation: the electromagnetic wave will be scattered, diffracted, reflected and reaches the antenna in various ways as an incoherent superposition of many signals with different travel times, which in classical radio systems like AM or FM meant a deficit in the quality of sound, or even complete cancellation.
This document will present the software development of a DAB demodulator for the CoolFlux BSP and its subsequent implementation on the ultra-low power architecture
CoolFlux BSP, developed by NXP Semiconductors.
For the implementation of the DAB system, a hard work in signal processing and code optimization techniques has been carried out aimed to get the smallest power and memory
storage. Important correction codes and measures have also been applied to the data for ensuring a good quality reception.
Once all the algorithms have been introduced, we describe their implementation on a FPGA in order to perform real time processing of the signal. Although one CoolFlux BSP is
capable of running the whole demodulator in real time on its own, the FPGA is constrained to 50 MHz (against 300 MHz of an actual BSP). Thus, the demodulation chain had to be
pipelined into three BSP cores, all of which were mapped on one FPGA.
[RESUMEN]
Digital Audio Broadcasting (DAB) es un estándar de emisión de radio digital desarrollado por EUREKA como un proyecto de investigación para la Unión Europea (Eureka 147).
Este sistema pronto reemplazará a la mayoría de los métodos existentes de transmisión de radio en muchas partes del mundo.
El principal motivo para el desarrollo del sistema DAB era conseguir un sistema para la recepción móvil sin alteraciones de la señal. Los principales problemas de la recepción móvil provienen de la propagación mutipath: la onda electromagnética está sujeta a fenómenos de reflexión, dispersión y difracción y llega al receptor como una superposición incoherente de señales, lo que en sistemas clásicos de radio tales como FM o AM se traduce en una
recepción pobre o incluso en la pérdida total de los datos.
El presente documento mostrará el desarrollo del software de un demodulador de DAB y su posterior implementación hardware en la arquitectura CoolFlux BSP, el sistema para
aplicaciones de bajo consumo desarrollado por NXP Semiconductors, destinado a dispositivos móviles de consumo energético limitado.
Para la implementación del sistema DAB, se ha realizado un gran trabajo en cuanto a procesamiento de señales y se han aplicado técnicas de optimización destinadas a conseguir
el menor consumo de potencia posible con el mínimo almacenamiento de memoria y ciclos de computación. También se han aplicado numerosos códigos de corrección de errores a los datos, para asegurar una alta calidad del audio emitido.
Anteriormente a este trabajo se realizaron estudios de viabilidad en los que se concluyó que tan sólo sería necesario un BSP para demodular la señal en tiempo real. Sin embargo, el prototipado del sistema en una FPGA (cuya frecuencia de reloj es considerablemente más limitada que un sistema real) exigía la necesidad de utilizar 3 instancias del BSP conectadas en cascada.
Description
Proyecto de Sistemas Informáticos (Facultad de Informática, Curso 2009-2010)