Obiettivo: Fornire un'introduzione al trattamento di segnali digitali e alle carte FPGA. Comprendere l'architettura generale di una carta FPGA e i motivi che rendono le FPGA particolarmente adatte all'implementazione di algoritmi DSP.

• Dalla logica discreta alle FPGA - un po' di storia!
• Il generico sistema DSP
• Panoramica sui cores e sui processori DSP
• ASICs customizzate e semi-customizzate
• System-on-chip (SOC)
• Flessibilità e funzionalità delle FPGA
• Confronto tra FPGA e DSP programmabili

Obiettivo: Revisione dei concetti fondamentali del teorema di campionamento, quantizzazione, analisi di Fourier e progettazionedi filtri digitali.

• Aliasing e filtri di ricostruzione
• Frequenza di campionamento e lunghezza di parola
• Notazione nel dominio Z e analisi fondamentale
• Filtri FIR e IIR
• Progetto e specifiche di un filtro digitale
• Tecniche di sovracampionamento (sigma delta)

Obiettivo: Esplorare diverse famiglie ed architetture FPGS Xilinx. Fornire un'introduzione alle FPGA Spartan 3 e Virtex-5.

• Roadmap della tecnologia FPGA
• Frequenze di clock, frequenze di dati e frequenze di campionamento
• Memoria e registri FPGA
• Blocchi di ingresso/uscita e requisiti
• Bit, Slice e blocchi logici configurabili
• Metriche MIPs di performance confrontabili
• Famiglie FPGA e sorgenti

Obiettivo: Comprendere le slices DSP, le risorse di clock e il consumo di potenza.

• Costruire linee di ritardo e registri Shift
• Uso della RAM (memoria) su FPGA
• Da seriale a parallelo e da parallelo a seriale
• Multiplexors per la selezione dei canali
• Sommatori completi, logica riporto, e alberi di sommatori
• Moltiplicatori: Shift e Add; basati su ROM
• Implementazione di un moltiplicatore efficiente

Obiettivo: Capire l'aritmetica binaria a virgola fissa. Mappare le operazioni aritmetiche su hardware FPGA Xilinx.

• Aritmetica in virgola fissa del complemento a 2
• Sommatori fondamentali e array di moltiplicatori
• Array divisione e radice quadrata … non sono così semplici!
• Problematiche legate alla lunghezza di parola e aritmetica in virgola fissa
• Saturazione e wraparound
• Overflow e underflow

Obiettivo: Revisione della rappresentazione degli algoritmi DSP tramite signal flow graph (SFG). Usare il metodo Cut Set per migliorare le prestazioni di temporizzazione. Implementare filtri FIR seriali e paralleli.

• DSP/Digital Filter Signal Flow Graphs
• Latenza, ritardi e "anti-ritardi"!
• Ri-temporizzazione: Cut-set e scaling dei ritardi
• Filtri FIR trasposti
• Architetture multicanale e pipelining
• Topologie SFG per le FPGAs

Obiettivo: Discutere la teoria e l'implementazione FPGA della Trasformata Rapida di Fourier (FFT).

• DFT, FFT e IFFT
• Architetture FPGA della FFT
• Crescita della lunghezza di parola FFT e accuratezza

Obiettivo: Sviluppare strutture polifase per l'implementazione efficiente di filtri multirate. Usare filtri CIC per interpolazione e decimazione.

• Sovracampionamento e filtri interpolazione
• Sottocampionamento e filtri decimazione
• Aritmetica efficiente per l'implementazione di filtri FIR
• Integratori e differenziatori
• Filtri mezza-banda, media-mobile e pettine
• Filtri Cascade Integrator Comb (CIC) (Hogenauer)
• Aritmetica efficiente per il filtraggio IIR

Obiettivo: Introduzione all'algoritmo CORDIC per il calcolo di varie funzioni trigonometriche.

• Modalità rotazione e vettore dell'algoritmo CORDIC
• Calcolare le funzioni coseno e seno
• Calcolare ampiezza e angolo di un vettore
• Architetture per implementazione FPGA

Obiettivo: Introdurre l'algoritmo LMS per l'elaborazione adattiva di segnale. Illustrare l'algoritmo QR come una tecnica ricorsiva ai Minimi Quadrati (RLS) e spiegare perché è particolarmente adatta all'implementazione FPGA.

• Applicazioni adattive (equalizzazione, beamforming ovvero filtraggio spaziale)
• Algoritmi LMS ed implementazione parallela
• Algoritmi LMS non-canonici
• Algebra lineare; risolvere sistemi di equazioni lineari
• L'algoritmo QR per elaborazione adattiva di segnale
• Requisiti per l'elaborazione QR e problematiche numeriche

Obiettivo: Revisione delle tecniche di modulazione numerica (quaternaria) e pulse-shaping, ovvero cambiamento della forma d'onda dell'impulso trasmesso. Discutere l'implementazione di oscillatori controllati numericamente.

• Quaternary Phase Shift Keying (QPSK)
• Filtri Trasmettitore/Ricevitore - Filtro a coseno rialzato
• Undersampling e Downconversion digitale
• Upconversion digitale diretta
• Stadi a frequenze intermedie (IF) digitali (e sistemi fs/4)
• Oscillatori controllati numericamente (NCO)
• Partizionamento della progettazione su FPGAs

Obiettivo: Trattare la ricostruzione (recovery) della temporizzazione dei simboli, la ricostruzione della fase e della frequenza della portante e la sincronizzazione dei frame.

• Sistemi per la ricostruzione della portante, squaring e loop di Costas, PLL
• Rotazioni di fase; conversione della frequenza di campionamento
• Ricostruzione della temporizzazione dei simboli, early/late gate detection
• Timing e sincronizzazione di un sistema DLL (Delay locked loop)