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1. Einleitung
Die experimentelle Forschung im akademischen Bereich benötigt flexible, anpassbare, einfach zu handhabende und gleichzeitig leistungsstarke Werkzeuge für die Entwicklung und den Einsatz neuer und innovativer Algorithmen, Verfahren und Systeme für RF- und Kommunikationsanwendungen. Moderne komplexe Systeme erfordern eine einfach zu handhabende, schnelle und flexible Entwicklungsplattform vom Entwurf über die Prototypenerstellung bis hin zum Einsatz.
National Instruments stellt hierfür eine modulare Plattform mit einer vollständigen Produktfamilie an Signalanalysatoren, Signalgeneratoren und Datenübertragungsgeräten für Desktop-, tragbare, Embedded- und vernetzte Anwendungen und Systeme zur Verfügung. Die Geräte können mit der grafischen Programmiersprache und Entwicklungsumgebung NI LabVIEW – konzipiert für Signalerzeugungs- und Messaufgaben sowie für die wissenschaftliche Datenverarbeitung und -darstellung – einfach konfiguriert und programmiert werden. Entwurf, Prototypenerstellung sowie der anschließende Einsatz der Kommunikationsalgorithmen und mathematischen Modelle lassen sich mit denselben Werkzeugen realisieren, welche verschiedene Abstraktionsebenen und Verarbeitungsmodelle in derselben Entwicklungsumgebung zur Verfügung stellen.
Beim grafischen Systemdesign von NI steht für die Erstellung von RF- und Kommunikationsanwendungen eine gemeinsame Plattform zur Verfügung, die reale Signale in mathematische Modelle und Algorithmen integriert. Sie ermöglicht die Wiederverwendung von Programmcode und nutzt neueste Verarbeitungs- und Hardwarebeschleunigungstechnologien, wie z. B. Multicore-Prozessoren, Grafikprozessoren und FPGAs, um die Systemleistung über die Möglichkeiten traditioneller Designmethoden hinaus zu optimieren. Aufgrund dessen lassen sich Prototypen und Machbarkeitsstudien (Proof of Concept) mit weniger Zeit- und Kostenaufwand sowie einer geringeren Fehlerquote realisieren.
Der offene und modulare Aufbau der grafischen Systemdesignplattform LabVIEW ermöglicht Anwendern die einfache Erstellung und Validierung von Entwürfen mithilfe realer Signale.
2. Grafisches Systemdesign für RF- und Kommunikationsanwendungen
Forschung im Bereich RF und Kommunikation umfasst Cognitive Radio, SDR (Software-Defined Radio), intelligente und Ad-hoc-Netzwerke, MIMO- und OFDM-Systeme, adaptive Filter, Smart Antennas und vermaschte Netzwerke. Es handelt sich hierbei um ein sehr dynamisches Forschungsgebiet, das sich durch das Aufkommen neuer Technologien ständig weiterentwickelt. Eine Möglichkeit, mit den Fortschritten auf dem Gebiet RF und Kommunikation Schritt zu halten, liegt im Einsatz von Software und modularen Messgeräten, welche die Modellierung und Prototypisierung neuer Algorithmen und Verfahren zur Kanalkodierung und Modulation vereinfachen. Die naheliegendste Lösung hierfür ist ein softwaredefinierter Ansatz, bei dem zusammen mit modularen, universellen RF-Messgeräten Kodierungs- und Modulationssoftware für die Erzeugung und Messung von Signalen zum Einsatz kommt. Dieser softwaredefinierte Ansatz für RF-Anwendungen ist vollständig anwendungsgesteuert und benutzerdefinierbar.
In der Regel kommen für jeden dieser Schritte unterschiedliche Werkzeuge zum Einsatz: ein Werkzeug für die Modellierung und Simulation des Kommunikationssystems, ein weiteres für die Prototypisierung und ein drittes für den anschließenden Einsatz des Systems. Die Prototypenerstellung sowie die Implementierung erfordern eine enge Hardwareintegration für die Messung, Berechnung und Verarbeitung, damit das Kommunikationssystem unter Betriebsbedingungen mit realen Signalen überprüft werden kann. Wissenschaftler und Ingenieure nutzen in der Regel entweder sofort einsatzbereite, kommerzielle Hardwarekomponenten oder sie erstellen ihre eigenen Entwürfe. Für beide Optionen ist es am besten, dieselben Softwarewerkzeuge während des gesamten Entwicklungsprozesses zu verwenden. LabVIEW bietet in einer Entwicklungsumgebung alle notwendigen Werkzeuge und Funktionen für sämtliche Aufgaben im Entwicklungsprozess. Des Weiteren ermöglicht es die enge Integration verschiedenster Hardwareoptionen und erlaubt die Erzeugung von C-Code zur Ausführung auf bestimmten Hardwareplattformen, die in Embedded-Designs zum Einsatz kommen.
3. Weitere Ressourcen
RF
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RF und Kommunikation
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RF und Kommunikation
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RF und drahtlose Kommunikation
Netzwerk für Entwickler von RF-Anwendungen
