Seminario sobre Software-Defined Radio: Algo más que Radi

Transcripción

1 Seminario sobre Software-Defined Radio: Algo más que Radio Junio 2015 Seminario sobre Software-Defined Radio: Algo más que Radi

2 Por qué un seminario sobre Software-Defined Radio Actualidad. Variedad de conceptos que involucra Incorporación prevista en el programa analítico de SC. Compartir las primeras experiencias de Software Defined Radio (SDR) y GNU Radio en una cátedra de Sistemas de Comunicaciones.

3 Temas a tratar aquí Esta presentación intentará abordar los siguientes temas: Descripción funcional de un SDR Descripción de un caso de SDR Descripción funcional de SDRSTICK+BeMicroSDK+GNU Radio Otras utilidades de GNU Radio Temas para avanzar Otros SDR s

4 Descripción funcional de SDR

5 Definición de SDR

6 Unidad de procesamiento digital de señal

7 Modelo de Sistema de comunicación

8 Descripción de un caso de SDR UDPSDR-HF1 Placa de adquisición de datos BeMicroSDK Procesamiento digital de los datos para su posterior tratamiento en la PC GNU Radio Procesamiento digital de los datos en banda base en la PC Es GNU

9 UDPSDR-HF1 UDPSDR-HF1 SDRstick from Zephyr Engineering, Inc Linear Tech LTC bit, 80MSPS ADC On-board LTC dB LNA and LPF 30 MHz anti-aliasing LPF LTC bit Audio DAC and headphone amplifier for receiver audio output Power requirements: USB powered including BeMicroSDK) Compatible with PowerSDR, Kiss Konsole, HDSDR, SDR# software GNU Radio source block available now Customization available to suit specific applications

10 UDPSDR-HF1 (2)

11 UDPSDR-HF1 (3)

12 BeMicroSDK Kit de desarrollo de Altera. 22K Logic Element Cyclone IV device EP4CE22F17C7N Onboard Micron Mobile DDR memory MicroSD flash cage Ethernet 8 Led s 3 pulsadores disponibles para el usuario

13 GNU Radio Radio GNU es un conjunto de herramientas de desarrollo de software libre y de código abierto que proporciona bloques de procesamiento de señales para implementar radios definidas por software. Se puede utilizar con hardware externo de RF fácilmente disponible de bajo costo, o sin hardware en un entorno de simulación. Es utilizado por académicos para la investigación de comunicaciones inalámbricas y sistemas de radio en el mundo real.

14 Tipos de bloques en GNU Radio Fuente Sumidero Procesadores Declaración de variables del sistema

15 Tipos de datos en GNU Radio Complex Float Integer Short IShort (Short Complex) Vector Char Demo: 1.tono.grc

16 SDRSTICK + BeMicroSDK + GNU Radio Las 80 millones de muestras por segundo (MS/s) del SDRSTCIK, cada una de 14 bits, recuperan el espectro de 0 a 30 MHz. Las muestras son tratadas por la FPGA del BeMicroSDK para reducir la tasa de transferencia hacia la aplicación (Digital Down Conversion) La tasa de transferencia hacia la PC es de 384 KS/s o 1.25 MS/s, siendo estas muestras complejas. Entonces la PC dispondrá de una porción del espectro, de 384 KHz o 1.25 MHz, comprendida entre 0 y 30 MHz.

17 SDRSTICK + BeMicroSDK + GNU Radio (2) El BeMicroSDK se comunica con la aplicación en la PC (por ejemplo GNU Radio) utilizando el puerto Ethernet/IP, por medio de un canal de órdenes en el puerto UDP Ambos dispositivos (SDRSTICK y BeMicroSDK) se alimentan por el puerto USB. Las órdenes pueden ser: RUN, STOP, FRECUENCIA, ANCHO de BANDA, entre otras. Tanto las órdenes como el tratamiento del flujo de datos son fáciles de implementar, por ejemplo lenguaje C, python (GNU Radio). Demo: TCPDUMP

18 SDRSTICK + BeMicroSDK + GNU Radio (3) La puesta a punto del conjunto requirió: Compilar GNU Radio. Bajar el firmware (archivos.flash) al kit BeMicroSDK, provistos por el desarrollador de SDRSTICK bajo la modalidad Licensed IP. Compilar el Bloque de SDRSTICK en GNU Radio, los fuentes son provistos por el desarrollador de SDRSTICK El sistema operativo es Linux/Debian estable.

19 Avances hay al momento Recepción de AM (desde el Generador de RF o Broadcasting) y Analizador de espectro Recepción de LSB Recepción de FM (desde el Generador de RF o Broadcasting previo Analog down convertion) Captura de espectro

20 Avances sobre GNU Radio exclusivamente Simulación de recepción de Broadcasting de AM (demo am.grc) Simulación de recepción de LSB (demo lsb.grc) Simulación de LPF con frecuencia de corte variable (pasabajos.grc) Simulación de señal de DSB-SC (demo dsb.grc) Simulación de recepción de Broadcasting de FM (demo fm rx.grc) Simulación de señal BPSK (demo bpsk.grc)

21 USRP-2920 Frecuencias: 50 MHz to 2.2 GHz Ancho de banda de transmisión: hasta 40 MHz Potencia: 15 dbm - 20 dbm Software de uso: NI LabVIEW TX Output Power: 0 db - 31 db ( dbm?) Instantaneous Real-Time: 20MHz (16 bits samples) Bandwidth: 40MHz (8 bit-samples) Precio: U$S 2.500

22 USRP-2920 (2)

23 USRP E100 Operate from DC to 6 GHz Software: GNU-Radio 720 MHz OMAP3 (ARM Cortex-A8 processor & TI C64x+ DSP) FPGA: Xilinx Spartan XC3SD1800A 8 MHz Instantaneous bandwidth de streaming (16 bits mode) 16 MHz Instantaneous bandwidth de streaming (8 bits mode) ADCs: 64 MS/s, DACs: 128 MS/s

24 WARP v3 Xilinx Virtex-6 LX240T FPGA 2 programmable RF interfaces, each with: 2.4/5GHz transceiver (40MHz RF bandwidth) 12-bit 170 MSps DACs 12-bit 100 MSps ADCs Dual-band PA (20dBm Tx power) Shared clocking for MIMO applications FMC HPC expansion slot 2 gigabit Ethernet interfaces Precio: U$S 6.900

25 SDRSTCIK UDPSDR-TX2 Bandwidth: 200 KHz - 55 MHz Power: 27 dbm 14-bit@210 MSps DAC UDPSDR-HF2 Bandwidth: 100 KHz - 55 MHz LTC db LNA 16-bit@ MSps ADC Software: GNU Radio Precio: U$S 900

26 Información útil RTL2832 (

27 Proyecto de investigación y desarrollo Objetivos del proyecto: Analizar en profundidad al menos dos SDR s Desarrollar software para estos SDR s Analizar ventajas y desventajas de implementar sistemas de comunicaciones con SDR s Analizar la factibilidad de realizar un SDR en la UTN Desarrollar ensayos didácticos de modulación de señales digitales con señales pasabandas modernas utilizando un SDR

28 Críticas, aportes, sugerencias Críticas, aportes, sugerencias, son todas bienvenidas a la siguiente dirección de correo electrónico: m.doallo@frba.utn.edu.ar Muchas Gracias.