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Theses Year : 2012

Software defined radio architectures applied on car networks

Architectures radio-logicielles appliquées aux réseaux véhiculaires

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Abstract

Dealing with the requirements of reconfigurable radio architectures in the vehicular domain is a very challenging task. Solutions can be found in the context of Software Defined Radio (SDR). Under its umbrella, flexible hardware platforms that support a wide range of different wireless communication standards are designed. One of them is the OpenAirInterface ExpressMIMO platform that is developed by Eurecom and Télécom ParisTech. Main objectives of this thesis are to propose the first receiver chain prototype for ExpressMIMO, to assess the applicability of the platform for latency critical standards, to identify design bottlenecks and to propose and implement solutions to overcome the identified limitations. Standard of interest in this context is IEEE 802.11p which is required for the Car-to-Car communication. Our analysis reveals that the Front-End Processing (FEP) DSP engine is heavily charged and that the required configuration time outreaches the pure execution time for short vectors. To meet this challenge we introduce an Application Specific Instruction-Set Processor (ASIP) as the solution of choice when dealing with strong latency requirements. To complete the receiver chain we further present a first Preprocessor prototype which connects the external A/D and D/A converters with the remaining baseband engine. In this context we focus on a generic, flexible and hardware optimized Sample Rate Converter (SRC) that is operating on fractional ratios. As the combination of Car-to-Car and Car-to-Infrastructure communications within only device enables various new applications for future cars we finally investigate on a possible multimodal execution of 802.11p and DAB on the chosen target platform.
Répondre aux contraintes des architectures reconfigurables pour des systèmes véhiculaires n'est pas toujours une tâche aisée. Des solutions existent dans le domaine de la radio logicielle où des plateformes flexibles qui prennent en charge un large éventail de différentes standards de communication sans fil peuvent être conçus. Une de ces architectures est la plateforme ExpressMIMO qui est développée par Eurecom et Télécom ParisTech. Les objectifs principales de cette thèse sont de proposer le premier prototype d'un récepteur pour ExpressMIMO, d'évaluer le potentiel de la plateforme pour les standards ayant des latences critiques, d'identifier des goulots d'étranglement et de proposer des solutions pour surmonter ces limitations. Comme standard, IEEE 802.11p a été choisi qui spécifie la communication entre des véhicules. Au-delà, nous étudions une possible exécution multimodal du 802.11p et du DAB sur ExpressMIMO. Notre analyse lors des expérimentations sur une cible FPGA révèle que le Front-End Processor DSP est lourdement chargé et que le temps de configuration requis dépasse le temps d'exécution. Pour relever ce défi nous proposons un Application Specific Instruction-Set Processor (ASIP) comme solution lorsque les contraintes de latence sont fortes. Pour compléter la chaîne de réception, nous présentons enfin un premier prototype de Préprocesseur qui connecte les convertisseurs A/D et D/A avec les autres composants de la bande de base. Dans ce contexte nous présentons un convertisseur générique et flexible pour le ré-échantillonnage qui travaille sur des rapports fractionnaires de fréquence d'échantillonnage.

Keywords

SDR
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Dates and versions

tel-01145462 , version 1 (24-04-2015)

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  • HAL Id : tel-01145462 , version 1

Cite

Carina Schmidt-Knorreck. Architectures radio-logicielles appliquées aux réseaux véhiculaires. Autre. Télécom ParisTech, 2012. Français. ⟨NNT : 2012ENST0057⟩. ⟨tel-01145462⟩
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