Yeni bir BPSK modülatörün tasarımı

Öz

Kablosuz haberleşme sistemleri için modülatör algoritmalarının sayısal devreler kullanılarak tasarımı günümüzde yaygın olarak gerçekleştirilmektedir. Ayrıca, seçilen sayısal tekniklerinin kaynak kullanımlarının düşürülmesi de oldukça önemlidir. Bu çalışmada kablosuz haberleşme sistemlerinde yaygın olarak kullanılan BPSK (Binary Phase Shift Keying: İkili Faz Kaydırmalı Anahtarlama) modülasyon tekniği için düşük RAM biti kullanımına sahip bir modülatör yapısı önerilmiştir. Önerilen mimari geleneksel mimariye göre RAM bit kullanımında %87.5’lik bir başarım sağlamıştır. Ayrıca yapılan çalışmada gerçek zamanlı olarak bir bilgi sinyali Altera DE-0 Nano FPGA (Field Programmable Gate Array: Alanda Programlanabilir Kapı Dizileri) kartı üzerine entegre edilmiş bir analog-sayısal dönüştürücü (ADC: Analog to Digital Converter) girişine uygulanmıştır. Sinyal, modülasyon ve demodülasyon işlemlerinden sonra sayısal-analog dönüştürücü (DAC: Digital to Analog Converter) çıkışında elde edilerek önerilen yapının uygulanabilir olduğu görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

• FPGA,RAM bit kullanımı,BPSK

Design of a new BPSK modulator

Abstract

In recently, the design of modulator algorithms for wireless communication systems by using digital circuits is widely realized. Moreover, it is crucial that resource utilization of the selected algorithm is reduced. In this paper, a modulator architecture which has lower RAM bit that of conventional BPSK is proposed for BPSK (Binary Phase Shift Keying) modulation technique that is used widely in wireless communication systems. The architecture can achieve to save RAM bit utilization by up to 87.5% with respect to conventional BPSK. In addition, a real-time message signal is applied on ADC (Analog to Digital Converter) which is integrated on Altera DE-0 Nano FPGA (Field Programmable Gate Array) in the paper. It is shown that proposed structure is practically realizable by achieving of message signal in output of DAC (Digital to Analog Converter) after modulation and demodulation processes.

Keywords

• FPGA,RAM bit utilization,BPSK

Kaynakça

1. Çalhan A. “Trafik duyarli kablosuz vücut alan ağlarinin başarim analizi”. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 21(5), 172-177, 2015.
2. Okay, FS, Özdemir, S. “Kablosuz algilayici ağlarda kapsama alanının çok amaçlı evrimsel algoritmalar ile artırılması”. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 30(2), 143-153, 2015.
3. Erdoğan C, Myderrizi I, Minaei S. “FPGA implementation of BASK-BFSK-BPSK digital modulators”. IEEE Antennas and Propagation Magazine. 54(2), 262-269, 2012.
4. Cho H, Kim H, Kim M, Jang J, Lee Y, Lee K, Bae J, Yoo HJ. “A 79 J/b 80 Mb/s full-duplex transceiver and a 42.5μW 100 kb/s super-regenerative transceiver for body channel communication”. IEEE Journal Solid-State Circuits, 51(1), 310-317, 2016.
5. Pere PS, Jordi BD, Alexis L R, Moncunill FX, Lopez FA, Rosa G. “Superregenerative reception of narrowband FSK modulations”. IEEE Transactions on Circuits and Systems-I: Regular Papers, 62(3), 791-798, 2015.
6. Bohorquez JL, Dawson JL, Chandrakasan AP. “A 350μW CMOS MSK transmitter and 400μW OOK super-regenerative receiver for medical implant communications”. IEEE Journal Solid-State Circuits, 44(4), 1248-1259, 2009.
7. Prasad BKV, Kumar PS, Charles BS, Priya RS “Implementation and reconfiguration of basic digital modulation and demodulation techniques on FPGA”. International Journal of Applied Engineering Research, 11(10), 6901-6910, 2016.
8. Popescu, SO, Gontean AS, Budura G. “Simulation and implementation of a BPSK modulator on FPGA”. 6th IEEE International Symposium on Applied Computational Intelligence and Informatics, Timisoara, Romania, 19-21 May 2011.

9. Ahamed F, Scarpino FA. “An educational digital communications project using FPGAs to implement a BPSK detector”. IEEE Transactions on Education, 48(1), 191-197, 2005.
10. Chye YH, Ain MF, Zawawi NM. “Design of BPSK transmitter using FPGA with DAC”. 9th Malaysia International Conference on Communications, Kuala Lumpur, Malaysia, 15-17 December 2009.
11. Zhao Z, Yongliang S, Yuan B. “Design and implementation of the BPSK modem based on software defined radio”. First International Conference on Instrumentation, Measurement, Computer, Communication and Control, Beijing, China, 21-23 October 2011.
12. Krivić, P, Goran, Š. “Fpga implementation of BPSK modem for telemetry systems operating in noisy environments”. 34th International Convention, Oparija, Croatia, 23-27 May 2011.
13. Ertürk S. Sayısal Haberleşme. 1. Baskı. İstanbul, Türkiye, Birsen Yayınevi, 2005.