anticache

Evaluierung und Implementierung von FPGA-basierten Fehlerkorrekturverfahren für verteilte DCDC Wandler (Masterthesis)

12.12.2013

Hamza Mlayeh


12.12.2013, 9:30, room 3945

Abstract:

Seit Mitte der 80er Jahren werden verteilte Systeme immer häufiger eingesetzt. Zusätzlich zur erhöhten Zuverlässigkeit und Flexibilität bieten sie viele Erweiterungsmöglichkeiten. Um diese Vorteile zu sichern und dadurch Kosten zu sparen sind die meisten Systeme auf einer verteilen Architektur umgestiegen. Dieser Trend ist auch bei Leistungselektronik zu bemerken. Damit das jedoch funktioniert, müssen bestimmte Randbedingungen wie z.B. die zuverlässige Kommunikation zwischen den Systemmodulen eingehalten werden. Diese werden mit Hilfe von Fehlerkorrekturverfahren gewährleistet. Die vorliegende Arbeit ist in zwei Teile gegliedert. Der erste Teil befasst sich mit gängigen Fehlerkorrekturverfahren. Ziel ist es, diese im Bezug auf Komplexität, Implementierbarkeit und Korrektur-Eigenschaften zu vergleichen.

Parallel dazu wird eine von Siemens entwickelte Kommunikationsschnittstelle analysiert und überarbeitet. Die Schnittstelle dient als Basis eines verteilten Schaltnetzteils, das in modularen Frequenzumrichtern eingesetzt wird. Außerdem wird sie in einem modularen DCDC Wandler für Elektrofahrzeuge verwendet. Ziel der Analyse ist es festzulegen, welchen Fehlertypen das System ausgesetzt ist. Zu diesem Zweck werden Messungen an einem der Module des Kommunikationssystems in einer kontrollierten Umgebung (im Labor) durchgeführt.

Im zweiten Teil werden geeignete Verfahren ausgewählt und mit Hilfe von VHDL implementiert. Schließlich werden sie im Bezug auf Ressourcenbedarf und Parametrisierung verglichen. Im Ergebnis wird deutlich, dass sich im gegebenen Kommunikationssystem ausschließlich Zufallsfehler ereignen. Am Ende wurden die drei Codes Hamming, Golay und Faltungscode implementiert. Diese eignen sich besonders für die Korrektur von Zufallsfehler und können, wie im Falle von Golay Code, bis zu 3 Bitfehler Korrigieren und 5 Bitfehler erkennen. Der getestete Golay Code konnte mehr als 90% der Kommunikationsfehler beseitigen. Da es immer wichtig ist, für jede Anwendung den passenden Code zu finden, wurden Verfahren ausgewählt, die ein breites Spektrum decken und den Trade-Off zwischen Korrekturleistung und Decodieraufwand ermöglichen.