Soft dvb a fully software gnuradio based etsi dvb t modulator
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Soft-DVB: A Fully-Software GNURadio-based ETSI DVB-T Modulator PowerPoint PPT Presentation


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Soft-DVB: A Fully-Software GNURadio-based ETSI DVB-T Modulator. Tesi di Laurea Specialistica Corso di Laurea in Ingegneria delle Telecomunicazioni Facoltà di Ingegneria - Università di Pisa Candidato: Vincenzo Pellegrini

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Soft-DVB: A Fully-Software GNURadio-based ETSI DVB-T Modulator

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Presentation Transcript


Soft dvb a fully software gnuradio based etsi dvb t modulator

Soft-DVB: A Fully-Software GNURadio-basedETSI DVB-T Modulator

Tesi di Laurea Specialistica

Corso di Laurea in Ingegneria delle Telecomunicazioni

Facoltà di Ingegneria - Università di Pisa

Candidato: Vincenzo Pellegrini

Relatori: Prof. Marco Luise, Prof. Filippo Giannetti, Giacomo Bacci PhD


Soft dvb a fully software gnuradio based etsi dvb t modulator

Motivazioni: caratteristiche dello standard ETSI DVB-T

  • È il sistema più diffuso al mondo per il broadcasting della TV digitale

  • OFDM ==> alta efficienza spettrale, resistenza al multipath

  • Supporto per Single Frequency Networks

  • Supporto per Modulatione Gerarchica

  • MPEG2 TS ==> flessibilità nella definizione del payload

V. Pellegrini, Soft-DVB: A Fully Software, GNURadio-Based ETSI DVB-T Modulator


Soft dvb a fully software gnuradio based etsi dvb t modulator

Motivazioni: Vantaggi dell' architettura SW

  • Forte riduzione dei costi del trasmettitore

  • Possibile approntare trasmettitori “da campo” durante emergenze

  • TV servizi Broadcast locali (eg. durante missioni di Peacekeeping di eserciti o ONG) ‏

  • Facilità di aggiornamento alle successive versioni dello standard

  • Supporto per reti di Broadcasting cellulari

V. Pellegrini, Soft-DVB: A Fully Software, GNURadio-Based ETSI DVB-T Modulator


Soft dvb a fully software gnuradio based etsi dvb t modulator

Dalla lettura dello standard ETSI ...

V. Pellegrini, Soft-DVB: A Fully Software, GNURadio-Based ETSI DVB-T Modulator


Soft dvb a fully software gnuradio based etsi dvb t modulator

...all'implementazione “di carta”

V. Pellegrini, Soft-DVB: A Fully Software, GNURadio-Based ETSI DVB-T Modulator


Soft dvb a fully software gnuradio based etsi dvb t modulator

...all'implementazione nel Mondo Reale

V. Pellegrini, Soft-DVB: A Fully Software, GNURadio-Based ETSI DVB-T Modulator


Soft dvb a fully software gnuradio based etsi dvb t modulator

...all'implementazione nel Mondo Reale

V. Pellegrini, Soft-DVB: A Fully Software, GNURadio-Based ETSI DVB-T Modulator


Soft dvb a fully software gnuradio based etsi dvb t modulator

Dettagli : il frontend

Framework per l'implementazione di Software defined Radio, si compone di:

1. un Build System integrato per la compilazione del codice

2. Un livello di scripting Python per l'assemblaggio dei vari blocchi funzionali

3. Un livello di codice macchina compilato da sorgenti C++ per l'implementazione dei singoli blocchi funzionali ad alte prestazioni

V. Pellegrini, Soft-DVB: A Fully Software, GNURadio-Based ETSI DVB-T Modulator


Soft dvb a fully software gnuradio based etsi dvb t modulator

Dettagli : il frontend

Framework per l'implementazione di Software defined Radio, si compone di:

1. un Build System integrato per la compilazione del codice

2. Un livello di scripting Python per l'assemblaggio dei vari blocchi funzionali

3. Un livello di codice macchina compilato da sorgenti C++ per l'implementazione dei singoli blocchi funzionali ad alte prestazioni

Motherboard Usrp

E' il segmento HW del progetto GNURadio:

Motherboard dotata di interfaccia USB2.0, cui si collegano delle daughterboard specifiche per le varie bande frequenziali

2 Canali Tx con 2 DAC a 128 Msps x 16 bit ciascuno

2 Canali Rx con 2 ADC a 64 Msps x 16 bit ciascuno

V. Pellegrini, Soft-DVB: A Fully Software, GNURadio-Based ETSI DVB-T Modulator


Soft dvb a fully software gnuradio based etsi dvb t modulator

Dettagli : il frontend

Il sistema USRP:

Frontend RFX900

Motherboard USRP

Un segnale perfettamente standard ETSI DVB-T e largo 7-MHz viene trasmesso in nello spazio libero, sul canale. 62 UHF (810 MHz) e ricevuto da un tipico Set-Top-Box DVB-T

V. Pellegrini, Soft-DVB: A Fully Software, GNURadio-Based ETSI DVB-T Modulator


Soft dvb a fully software gnuradio based etsi dvb t modulator

Dettagli implementativi: Parametri di trasmissione

  • Soft-DVB implementa un canale

  • ETSI DVB-T caratterizzato da seguenti parametri:

  • Bitrate Utile 11.612 Mbps

  • Costellazione 16-QAM

  • Tasso di codifica convoluzionale 2/3

  • Intervallo di guardia OFDM ¼

V. Pellegrini, Soft-DVB: A Fully Software, GNURadio-Based ETSI DVB-T Modulator


Soft dvb a fully software gnuradio based etsi dvb t modulator

Implementazione: prestazioni

  • La prima bozza di Soft-DVB richiedeva 7.3 volte il tempo reale, su una CPU Pentium IV da 3 GHz

  • La versione ottimizzata richiede, sullo stesso hardware, solo 0.7 volte il tempo reale.

  • La funzionalità GNURadio detta “realtime scheduling” assicura alta priorità al processo di Soft-DVB e, conseguentemente, stabilità alla trasmissione.

  • Soft-DVB è un'applicazione CPU-intensive ma non memory-intensive

Risorse di sistema richieste da Soft-DVB

V. Pellegrini, Soft-DVB: A Fully Software, GNURadio-Based ETSI DVB-T Modulator


Soft dvb a fully software gnuradio based etsi dvb t modulator

Implementazione: Tecniche di ottimizzazione

  • Scambiare potenza di Calcolo con occupazione di memoria

  • Lavorare al bit quando possibile

  • Preferire strutture dati vettoriali a quelle scalari

  • Minimizzare le connessioni di I/O tra i blocchi DSP

  • Ridurre il numero dei blocchi DSP al minimo necessario

Spettro del segnale OFDM generato in tempo reale da Soft-DVB

V. Pellegrini, Soft-DVB: A Fully Software, GNURadio-Based ETSI DVB-T Modulator


Soft dvb a fully software gnuradio based etsi dvb t modulator

Ottimizzazione di Soft-DVB: Un esempio...

Codice convoluzionale

madre come descrtitto

dallo standard ETSI

V. Pellegrini, Soft-DVB: A Fully Software, GNURadio-Based ETSI DVB-T Modulator


Soft dvb a fully software gnuradio based etsi dvb t modulator

Ottimizzazione di Soft-DVB: Un esempio...

Codice convoluzionale

madre come descrtitto

dallo standard ETSI

Implementazione di Soft-DVB

a basso costo computazionale

V. Pellegrini, Soft-DVB: A Fully Software, GNURadio-Based ETSI DVB-T Modulator


Soft dvb a fully software gnuradio based etsi dvb t modulator

Prestazioni del sistema

  • La versione ottimizzata richiede, sullo stesso hardware, solo 0.7 volte il tempo reale.

  • I segnali di Soft-DVB sono stati demodulati sia con un Set-Top-Box commmerciale, precisamente un Access Media STB 1230 sia con un tipico ricevitore USB portaile per laptop, precisamente un Pinnacle PCTV 70e.

  • Soft-DVB si è mostrato capace di modulare a 0.89 volte il tempo reale su una macchina di profilo motlo basso: una CPU Intel Celeron M 410 a 1.46 GHz

  • Su una CPU attuale, e comunque consumer-level, precisamente una Intel E8400 a 3 GHz, Soft-DVB modula in circa 0.4 volte il tempo reale.

V. Pellegrini, Soft-DVB: A Fully Software, GNURadio-Based ETSI DVB-T Modulator


Soft dvb a fully software gnuradio based etsi dvb t modulator

Conclusioni e prospettive

  • Una soluzione completamente software per la modulazione di segnali ETSI DVB-T non è soltanto possibile, ma presenta anche buone prestazioni, flessibilità e facilità di implementazione.

  • Soft-DVB costituisce un buona soluzione al fine di fornire capacità trasmissive sia ridotte che ingenti, e ciò garantendo in ogi caso facilità di di aggiornamento alle versioni successive dello standard DVB-T. Soft-DVB si mostra altresì in grado di adattarsi utilmente a una vasta gamma di sistemi di calcolo, con valori di capacità di calcolo anche molto dispersi.

V. Pellegrini, Soft-DVB: A Fully Software, GNURadio-Based ETSI DVB-T Modulator


Soft dvb a fully software gnuradio based etsi dvb t modulator

Il modulatore Soft-DVB sviluppato durante questo lavoro di tesi è stato presentato alla

Conferenza internazionale WSR'08

tenutasi il 5 e 6 marzo 2008 a Karlsruhe, Germania

e dedicata alla Software Defined Radio

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Soft dvb a fully software gnuradio based etsi dvb t modulator

Grazie per l'ascolto,

adesso daremo una dimostrazione “in diretta” del funzionamento di Soft-DVB

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