Software Defined Radio (SDR)

Presentación del tema: "Software Defined Radio (SDR)"— Transcripción de la presentación:

1 Software Defined Radio (SDR)
TEEL 4204 – Lab Comunicaciones II enero 2015

2 NI USRP (Universal Software Radio Peripheral)
El NI USRP es un SDR que convierte una PC en una plataforma para la creación de prototipos de sistemas de comunicación inalámbricas. El NI USRP es configurable usando el lenguaje de programación LabView. National Instruments desarrolló esta plataforma para propósitos educativos e investigación.

3 LabView LabView es un graphical programming language desarrollado por National Instruments. Su bloque más básico es el instrumento virtual (VI). Un VI es análogo a una subrutina, procedimiento o función en cualquier otro lenguaje de programación convencional.

4 LabView Cada VI consiste de un block diagram y un front panel.
El block diagram contiene la programación. El front panel es el GUI (graphical user interface). Cada VI puede invocar a otros VI’s. LabView ofrece una extensa biblioteca de funciones matemáticas, filtros, arreglos, vectores, matrices, y herramientas para fácilmente graficar los resultados.

5 Cada VI consiste de un block diagram y un front panel.

6 ¿Cómo puedo adquirir LabView para mi uso personal en mi laptop o PC?
Es posible gratuitamente bajar de Internet un demo válido por 45 días. Enlace:

7 ¿Cómo puedo adquirir LabView para mi uso personal en mi laptop o PC?
Es posible adquirir el LabView Student Edition Suite a través de a un costo de $ Si lo adquieren, incluyan: Módulo de filtros digitales Módulo de modulación Módulo MathScript RT Drivers para el NI USRP

8 Diagrama de Bloque de Sistema de Comunicación

9 Diagrama de bloque Encryption: implementa protocolo de seguridad.
Source coding: comprime la información. Channel coding: añade bits redundantes para identificar y/o corregir errores.

10 Diagrama de bloque Modulación: convierte los bits en ondas análogas de alta frecuencia Analog Tx front-end: filtra para reducir ruido, hace el up-conversion. Analog Rx front-end: filtra para reducir ruido y hace el down conversion.

11 bits ↓ symbol mapping constellation mapping pulse shapping filter D/A
Modulador bits ↓ symbol mapping constellation mapping pulse shapping filter D/A

12 Modulador: Bits to Symbol Mapping
Los bits son agrupados en símbolos.

13 Modulator: Bits to Symbol Mapping

14 Modulador: Symbol to Constellation Mapping

15 Ejemplo Symbol to Constellation Mapping

16 Ejemplo Symbol to Constellation Mapping

17 Modulador: Constellation to Pulse Shaping Filter
Los pulse shaping filters, como el raised cosine y el Gaussiano, disminuyen el ancho de banda requerido y ayudan a combatir el intersymbol interference (ISI).

18 Módulo NI USRP

19 USRP Interfaces Connector Use RX1
TX1 RF signal input and output terminal. RX1 TX1 is an SMA (f) connector with an impedance of 50 Ω and is a single-ended input or output channel. RX2 RF signal input terminal. RX2 is an SMA (f) connector with an impedance of 50 Ω and is a single-ended input channel. REF IN Input terminal for an external reference signal for the local oscillator (LO) on the NI USRP REF IN is an SMA (f) connector with an impedance of 50 Ω and is a single-ended reference input. REF IN accepts a 10 MHz signal with a minimum input power of 0 dBm (.632 Vpk-pk) and a maximum input power of 15 dBm (3.56 Vpk-pk) for a square wave or sine wave. PPS IN Pulse per second (PPS) timing reference input terminal. PPS IN is an SMA (f) connector with an impedance of 50 Ω and is a single-ended input. PPS IN accepts 0 V to 3.3 V TTL and 0 V to 5 V TTL signals. MIMO EXPANSION The multiple-input, multiple-output (MIMO) EXPANSION interface port connects two USRP devices using a compatible MIMO cable. GB ETHERNET The gigabit Ethernet port accepts an RJ-45 connector and gigabit Ethernet compatible cable (Category 5, Category 5e, or Category 6). POWER The power input accepts a 6 V, 3 A external DC power connector.

20 Diagrama de Bloque del Módulo USRP
DUC = digital up convertion, DDC = digital down convertion ADC = analog to digital converter, DAC = digital to analog converter Receive Path: The low-noise amplifier and drive amplifier amplify the incoming signal. The phase-locked loop (PLL) controls the voltage-controlled oscillator (VCO) so that the device clocks and local oscillator (LO) can be frequency-locked to a reference signal. The mixer downconverts the signals to the baseband in-phase (I) and quadrature-phase (Q) components. The lowpass filter reduces noise and high frequency components in the signal. The analog-to-digital converter (ADC) digitizes the I and Q data. The digital downconverter (DDC) mixes, filters, and decimates the signal to a user-specified rate. The downconverted samples are passed to the host computer over a standard gigabit Ethernet connection. Transmit Path: The host computer synthesizes baseband I/Q signals and transmits the signals to the device over a standard gigabit Ethernet connection. The digital upconverter (DUC) mixes, filters, and interpolates the signal to 400 MS/s. The digital-to-analog converter (DAC) converts the signal to analog. The lowpass filter reduces noise and high frequency components in the signal. The mixer upconverts the signals to a user-specified RF frequency. The PLL controls the VCO so that the device clocks and LO can be frequency-locked to a reference signal. The transmit amplifier amplifies the signal and transmits the signal through the antenna.

21 Forma Polar de Modular un Carrier

22 Carrier Modulado en Cuadratura
Modulación en cuadratura es más fácil de implementar en hardware que la modulación en forma polar. Por eso es que la modulación en cuadratura es el método predilecto de modulación digital.

23 ¿Qué es un Eye Diagram? Un eye diagram es una imagen de oscilocopio en donde la data digital de un receiver es muestreada y aplicada al input vertical y la velocidad de la data es usada para disparar el barrido horizontal. Repitiendo la construcción sobre muchas muestras de la onda, la gráfica resultante representa promedios estadísticos de la señal y se parece a un ojo.

24 ¿Cómo Interpretar un Eye Diagram?