Práctica 1 Introducción a SDR y GNURadio

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Práctica de Laboratorio de Fundamentos de Comunicaciones

LABORATORIO DE FUNDAMENTOS DE COMUNICACIONES PRÁCTICA N.º 1 INTRODUCCIÓN A RADIO DEFINIDA POR SOFTWARE Y GNU RADIO 1. OBJETIVO: 

Familiarizar al estudiante con los conceptos de Radio Definida por Software.



Familiarizar al estudiante con el paquete de GNU Radio.



Introducir al estudiante al uso de USRPs y su implementación mediante el paquete de GNU Radio.

2. INTRODUCCIÓN GNU RADIO GNU Radio es un paquete de herramientas de software libre y de código abierto basado en lenguaje Python destinado al procesamiento de señales analógicas y digitales. Además, permite su uso con hardware de RF externo para la creación de prototipos de sistemas inalámbricos para su análisis practico y teórico. Mediante el hardware externo se puede trabajar con señales reales del medio ambiente como son Wifi, LTE, Bluetooth, FM comercial, AM y demás mientras mientras se encuentren dentro del rango de trabajo del hardware de RF. En un inicio, GNU Radio solo estaba disponible para la plataforma de Linux, ya sea en sus distribuciones de Ubuntu, CentOS, Fedora, etc., lo cual hacía difícil su uso pues no todas las personas usan este sistema operativo, pero en la actualidad ya está disponible para Windows y su descarga la podemos realizar en el siguiente enlace: http://www.gcndevelopment. http://www.gcndevelopment.com/gnuradio com/gnuradio/downloads.htm /downloads.htm

GNU Radio permite el desarrollo de aplicaciones de sistemas inalámbricos con una interfaz amigable para el estudiante semejante al paquete computacional Simulink de Matlab.

Introducción Introducción al uso de GNU Radio EL programa consiste en un área de trabajo, una barra de herramientas, una barra de búsquedas y una barra lateral donde encuentran los bloques de trabajo para la simulación o aplicaciones inalámbricas. inalámbricas.

Realizado por: Álvaro Ignacio Monteros Túquerres Revisado por: Jaime Alejandro Rueda Cadena

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Barra de Herramientas

Espacio de Trabajo

Bloques de simulación

Figura 1. Espacios de trabajo de la interfaz de GNU Radio.

Barra de Herramientas: Se encuentran las opciones para el desarrollo de las aplicaciones Espacio de Trabajo: Es el área donde se arrastran los bloques para su agrupación con otros bloques para crear la aplicación, similar a la forma de trabajo de Simulink.

Bloques de Simulación: es el espacio donde se encuentran todos los bloques de simulación como fuentes, canales, osciloscopios, etc. Para encontrar un bloque en específico se lo puede hacer mediante la barra de búsqueda representada por una lupa en la barra de herramientas, escribiendo su nombre o parte de él.

En el espacio de trabajo podemos encontrar dos bloques ya predefinidos los cuales son:

options y variable.

El bloque options nos permite configurar el título, el autor, la descripción de la aplicación, el tipo de interfaz que se usara en la aplicación, es decir parámetros informativos de la aplicación a realizarse. Esto de lo realiza haciendo doble clic sobre el bloque para modificar sus configuraciones.




Figura 2. Opciones del bloque

El bloque variable es en el cual nosotros podemos variar la frecuencia de muestreo con el que se trabajara durante toda la aplicación. De la misma manera esta opción se configurable habiendo doble clic.

Figura 3. Opciones del bloque de frecuencia de muestreo

Para crear una aplicación en GNU Radio, se lo hace mediante la búsqueda del bloque, se lo arrastra al espacio de trabajo y se lo enlaza a otros bloques mediante las flechas y para iniciar la simulación o aplicación se debe presionar el botón de play ubicado en la barra de herramientas, si no hay un error el programa iniciara caso contrario indicara de color rojo el bloque donde se encuentra el error.




Figura 4. Simulación de una onda senoidal usando los bloques provistos.

Figura 5. Resultado de ejecutar la aplicación

GNU Radio para Windows nos ofrece unos bloques ya preajustados en su instalación como son el USRP FM Receiver y el USRP Spectrum Scanner (FFT), el cual nos sirve para probar la funcionalidad y fácil conexión de GNU Radio con el hardware de RF. La primera función nos permite escuchar radio FM comercial simplemente conectando el USRP al computador e iniciando y ajustando una emisora para poder escuchar las señales de audio provenientes de la emisora. La segunda funcionalidad nos permite escanear el espectro de frecuencia que encontramos en el medio ambiente, simplemente ajustando la frecuencia deseada. Esta segunda opción se tomará en cuenta las próximas prácticas de laboratorio. Realizado por: Álvaro Ignacio Monteros Túquerres Revisado por: Jaime Alejandro Rueda Cadena



3. TRABAJO PREPARATORIO 3.1. Con sus propias palabras explique qué entiende por Radio Definida por Software y cuál es su utilidad.

3.2. Consulte las especificaciones técnicas de funcionamiento (rango de frecuencias de trabajo, el número de muestras por segundo, etc.) del USRP-2920 de National Instruments.

3.3. Consulte qué bloque es el encargado de la conexión entre GNU Radio y el USRP-2920 y su forma de conexión con el ordenador y la configuración de dicho bloque.

3.4. Consulte que es frecuencia de muestreo.

4. PARTE PRÁCTICA 4.1. Generar una onda cuadrada de amplitud A de frecuencia de F KHz con una frecuencia de muestreo de 10*F KHz.

4.2. Generar una onda diente de sierra de amplitud máximo +A y mínimo –A, con una frecuencia de F KHz con una frecuencia de muestreo de 15*F KHz.

4.3. Generar la suma de una onda senoidal de amplitud 6 y de frecuencia de 1KHz y una onda cuadrada de amplitud 2 y frecuencia de 2KHz, luego añada ruido a la señal.

4.4. Preparar el USRP-2920 para su primer uso, conéctelo a la computadora e inicie la opción USRP FM Receiver para escuchar radio.

4.5. Mediante el bloque de conexión del USRP y GNU Radio realizar el ejercicio de la figura 4 mostrada en el ejemplo

Grupo 1 (GR1)

Grupo 2 (GR2)

Grupo 3 (GR3)

Grupo 4 (GR4)

Grupo 5 (GR5)

Grupo 6 (GR6)

Grupo 7 (GR7)

A

8

6

7

9

13

11

10

F

3kHz

2kHz

1.5kHz

4kHz

7kHz

6kHz

5kHz




5. INFORME Colocar las gráficas y comentarios de los ejercicios realizados en la práctica.

NOTA: El informe es individual y cada estudiante debe presentarlo junto con el preparatorio de la siguiente práctica.

6. CUESTIONARIO 6.1. Indique porque es importante la frecuencia de muestreo en un programa de simulación de señales y cuál es su mínimo valor.

6.2. Realice los ejercicios 4.3 de la práctica a variando las frecuencias de muestreo y comente las diferencias entre cada gráfico.

6.3. ¿Qué sucedería si en vez de usar una interfaz Gigabit Ethernet en el computador se usaría una interfaz Fast Ethernet al momento de usar el USRP-2920?

7. CONCLUSIONES Mínimo 4 conclusiones

8. RECOMENDACIONES Mínimo 2 recomendaciones

9. BIBLIOGRAFIA. https://wiki.gnuradio.org/index.php/Main_Page http://www.ni.com/es-cr/innovations/wireless/software-defined-radio.html http://www.ni.com/es-cr/shop/select/software-defined-radio-device?modelId=125048


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