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PLC-Modem als In-Situ Spektrumanalysator

Elio Schmid

Titel

PLC-Modem als In-Situ Spektrumanalysator

Autor/in

Datierung

07.06.2024

Beschreibung

Diese Bachelorarbeit präsentiert die Implementierung einer Spektrumanalysatorfunktion für ein
FPGA-basiertes Powerline Communications Modem unter verwendung des bestehenden FFTProzessors, welcher für den OFDM Physical Layer verwendet wird. Die vorgeschlagene Lösung
umfasst einen FFT-basierten Spektrumanalysator, der im Basisband arbeitet. Mit einer Abtastrate
von 100 MHz kann das Modem Frequenzen von 0 bis 50 MHz analysieren. Eine 2048 Punkte FFT
bietet eine spektrale Auflösung von etwa 24 kHz. Der Großteil der Funktionalität ist als Erweiterung
des VHDL-Codes auf dem FPGA implementiert. Die vorhandene Registerschnittstelle des Modems
wird angepasst und für die Konfiguration, den Start der Messungen und das Auslesen der Ergebnisse
wiederverwendet. Der Spectrum Analyzer kann dann über die erweiterte webbasierte GUI bedient
werden. Die entwickelten Erweiterungen haben sich als funktionsfähig erwiesen. Tests und
Vergleiche mit einem kommerziellen Spektrumanalysator haben wertvolle Erkenntnisse in den
Amplitudengang des Empfangsweges des Modems im Verhältnis zur Eingangsverstärkung und dem
Eigenrauschen geliefert.

This bachelor thesis presents the implementation of a spectrum analyzer function for an FPGA-based
powerline communications modem using the existing FFT processor used for the Orthogonal
Frequency Division Multiplexing (OFDM) physical layer. The proposed solution includes an FFT-based
spectrum analyzer operating in the baseband. With a sampling rate of 100 MHz, the modem can
analyze frequencies from 0 to 50 MHz. A 2048-point FFT provides a spectral resolution of
approximately 24 kHz. Most of the functionality is implemented as an extension of the VHDL code on
the FPGA. The modem's existing register interface is adapted and reused to configure, start
measurements and read results. The Spectrum Analyzer can then be operated via the web-based
GUI. The developed extensions have proven their functionality. Tests and comparisons with a
commercial spectrum analyzer have provided valuable insight into the amplitude response of the
modem's receive path relative to the input gain and its inherent noise.

Urheberrechtshinweis