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Daniel Rother
Optimierung einer Software-Defined-Radio-Plattform am Beispiel des Systems Tower Overlay over LTE-A+
Heutige zellulare Mobilfunknetze erreichen durch die steigende Nachfrage nach Videodiensten ihre Kapazitätsgrenzen. Statt einer Nutzer-individuellen Unicast-Übertragung, ist die Verwendung von Broadcast-Multicast-Ansätzen und den aus der klassischen TV- und Radio-Rundfunkübertragung bekannten hohen Sendern mit großer Sendeleistung für diesen Anwendungsfall Ressourcen und Kosten effizienter. Um dies auf Basis existierender Mobilfunksysteme zu realisieren, wurde das so genannte Tower Overlay over LTE-A+ (TOoL+) entwickelt und mit Hilfe von Software Defined Radio (SDR) demonstriert. Dabei ist die Grundidee von SDR, möglichst alle Komponenten eines Übertragungssystems in Software zu realisieren, da dies im Vergleich zum klassischen Hardware-Entwurf höhere Flexibilität und kürzere Entwicklungszeiten verspricht. Nachteilig ist vor allem die geringere Laufzeit-Performance. Im Rahmen dieser Arbeit wird diese verbessert.
Dazu werden zunächst die beiden zur Vorwärtsfehlerschutzdecodierung verwendeten Algorithmen (u.a. mit Hilfe von Single Instruction Multiple Data (SIMD) und Festkommaarithmetik) und anschließend die eingesetzte SDR-Plattform IfN Generic SDR Toolkit (IGST) optimiert. Letzteres enthält einen Vergleich von unterschiedlichen SDR-Plattformen, da diese sich z.T. deutlich bzgl. der Ansätze zur effizienten Datenverarbeitung unterscheiden und es unklar ist, welche Auswirkungen diese auf die Laufzeit-Performance einer SDR-Anwendung haben.
Insgesamt wird die Leistungsfähigkeit des TOoL+-Demonstrators stark erhöht. Die verwendeten Ansätze sind von weiteren Algorithmen und Plattformen nutzbar und stellen somit eine Verbesserung von SDR allgemein dar. Dadurch wird die Entwicklung und Demonstration von immer komplexeren Übertragungssystemen wie z.B. von 5G per SDR ermöglicht.
Dazu werden zunächst die beiden zur Vorwärtsfehlerschutzdecodierung verwendeten Algorithmen (u.a. mit Hilfe von Single Instruction Multiple Data (SIMD) und Festkommaarithmetik) und anschließend die eingesetzte SDR-Plattform IfN Generic SDR Toolkit (IGST) optimiert. Letzteres enthält einen Vergleich von unterschiedlichen SDR-Plattformen, da diese sich z.T. deutlich bzgl. der Ansätze zur effizienten Datenverarbeitung unterscheiden und es unklar ist, welche Auswirkungen diese auf die Laufzeit-Performance einer SDR-Anwendung haben.
Insgesamt wird die Leistungsfähigkeit des TOoL+-Demonstrators stark erhöht. Die verwendeten Ansätze sind von weiteren Algorithmen und Plattformen nutzbar und stellen somit eine Verbesserung von SDR allgemein dar. Dadurch wird die Entwicklung und Demonstration von immer komplexeren Übertragungssystemen wie z.B. von 5G per SDR ermöglicht.
Schlagwörter: Rundfunk; Mobilfunk; Software Defined Radio; LTE; 5G; Fehlerschutz; LDPC-Decodierung; Turbo-Decodierung
Mitteilungen aus dem Institut für Nachrichtentechnik der Technischen Universität Braunschweig
Herausgegeben von Prof. Dr.-Ing. U. Reimers, Prof. Dr.-Ing. T. Kürner und Prof. Dr.-Ing. T. Fingscheidt, Braunschweig
Band 60
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