SDR Expotron

MSc. Ebert San Román Castillo

Temario

Evolución en los TransceptoresLa Radio Definida por Software (SDR)Aplicaciones de la SDREquipos SDR

Trafico mediante Comunicaciones Inalámbricas

Evolución de las comunicaciones Inalámbricas

Enfocada en la eficiencia espectral – bits / sec / Hz

LTE-AdvGSM

GPRS WCDMA LTE

Rel. 7

Rel. 6Rel. 5

(HSDPA)

1xEV-DV

1xEV-DOcdmaOne cdma2000 UMB

IEEE802.16 d/e

IEEE802.16 m

MIMO-Wave2

Tendencias de las comunicaciones Móviles

Mobility

vehicle

pedestrian

static

GSM

3G cellular

WirelessLAN

4G cellular

IntelligentTransportSystems

Millimeter-waveLAN

HAPS

Data rate

10k 2M 50M 156M 622M

Advancedwirelessaccess

2G 3G 4G 5G

2000 2010 2020

High data rateHigh mobilitySystem roamingSeamless connections tobroadband networks

Time

2G: Digital voice, messaging & data servicesFixed wireless loop, wireless LAN servicesDigital cellular & PCSMacro, micro & pico cells

Cap

abil

ity

En

han

cem

ents

by

Gen

erat

ion

1980 1990 2000 2010

1G

2G

3G

4G

2020

1G: Mobile telephoneAnalog technologyMacro cells

4G: Very high bit rate 20~50Mbps (or 100Mbps)Multimedia enhancements

Software Defined Radio Opportunity

SDR ForumSDR Forum

3G: Greatly enhanced data communications services Narrowband and wideband multimedia servicesHigher spectrum for wideband applicationsMacro, micro & pico cells

Incremento en el numero de estándares inalámbricos

SDR permitirá incluir mayor cantidad de estándares inalámbricos.

GPS, Cell Phone

© ICU 전파교육연구센터 2003 8

ONE phone for many Standards

SDR forum

- Multiple standardsMultiple standards

(peaceful co-existence)(peaceful co-existence)

- Rapid increase of subscriber

(need high spectrum utilization techniques)

ProblemasExisten miles de estándares en las comunicaciones

terrestres. Los estándares de telefonía móvil cambian

frecuentemente cada ciertos años.Las estaciones Satelitales terrenas, no pueden

recepcionar las comunicaciones de los satélites que han sido lanzados desde la década de los 70.

El espectro electromagnético se ha vuelto un recurso valiosoCada frecuencia posee una “Adjudicación”Permitirá el uso de nuevas tecnologías como «Ultra Wide

Band» (UWB)?

La SoluciónLos sistemas de Radio

Flexible permitirán la comunicación entre estándares o migrar a nuevos estándares.

Métodos de reconfiguración de radios por software.

Sistemas inteligentes que pueden comunicarse con diferentes protocolos en diferentes instantes

Software-Defined Radio

Temario


Software-Defined RadioSDR Forum

Son radios que proporcionan control vía software de una variedad de técnicas de modulación, con un funcionamiento en banda ancha o banda angosta, además posee funciones de seguridad de comunicaciones, requisitos de forma de onda con las normas actuales y en desarrollo esto a través de una amplia gama de frecuencias.

www.sdrforum.org

Arquitectura SDR

Diagrama de Bloques de SDR

VariableFrequencyOscillator

LocalOscillator

(fixed)

Antenna

BandpassFilter

RF IF Baseband

ADC/DACDSP

Diagrama de Bloques de SDR

LocalOscillator

(fixed)

AntennaRF IF Baseband

DSPADC/DAC

Diagrama de Bloques de Software Radio

AntennaRF IF Baseband

DSPADC/DAC

Arquitectura Ideal SDR

17

Arquitectura Ideal SDR

LNA

IMGFILTER

MXR IFFILTER

AMP

AMP

RFFILTER

MXR

IFFILTER

DUPLEXEROR

T/R SW

ADC

DAC

FPGA

IF to 250MHz

12-16 BITS60-125MSPS

12-16 BITS200-1000MSPS

DSP+

GPP

MEM MEM

MMI

LO

LO

DDSSYNTH

LO

LO

FREQ STD

CLK

CLK

CLKCLK

CLK

CLK

CLK

CLK

ADC

CLK

12 BIT / 250MSPS

MXR IFFILTER

Beneficios del SDR Fabricantes

Agrupación de plataformas de Hardware Reducción de costos Mejora de prestaciones por Software

Operadores Posibilidad de nuevos servicios Actualización de servicios o sistemas existentes Cobertura flexible/ colocación dinámica de

frecuencias Clientes

Personalización de Servicios Mejora del roaming Reducción de equipos terminales por antigüedad y

prestaciones

19

Tecnologías inmersas en los sistemas SDR futurosAntenasGeneradoresConversores analogo - digitales(ADCs, DACs)Procesadores digitales de señalesAmplificadoresBateríasMotores cognitivosHerramientas de diseño

T1

R1,R4

T2

T3R3

R3,T4

InterferingSignal PlacedIn Null

Transmitter forms Beam Toward Intended RecipientReceiver forms Null Toward Interference Sources

Antenas MIMO

Temario


Situaciones de emergencia

SDR facilitara la interoperabilidad entre radios

11 September 2001

Hurricane Katrina

Evolución de dispositivos celulares

SDR facilitara la actualizacion de dispositivos moviles

http://shanmg.wordpress.com/3g-4g/

Escasez de espectro electromagnetico

SDR permite el reusó del espectro

Defense Communications

CommercialWireless

Infrastructure

MobileHandsets and

Terminals

SatelliteModems

Source: http://mitpress.mit.edu/books/NORVH/2-3.jpg

PublicSafety

Evolucion a la radio cognitiva

Spectrum Deregulation

Software-defined Radio

Cognitive Radio

Ena

bles

Enables

Drives

Evolución de la Radio

Source: Prasad et al. IEEE Comm Magazine, April 2008

All Spectrum May Be Assigned, But…

…Most Spectrum Is Unused!

XG is Developing the Technology and System Concepts to Dynamically Access Available Spectrum

React

Formulate Best Course of Action

ReactReact

Formulate Best Formulate Best Course of ActionCourse of Action

Adapt

Transition network to new emission plan

AdaptAdapt

Transition Transition network to new network to new emission plan emission plan

Characterize

Rapid waveform determination

CharacterizeCharacterize

Rapid waveform Rapid waveform determinationdetermination

Sense

Real time, Low-power, wideband

monitoring

SenseSense

Real time, LowReal time, Low--power, wideband power, wideband

monitoringmonitoring

AutonomousAutonomousDynamic Dynamic SpectrumSpectrumUtilizationUtilization

Goal: Demonstrate Factor of 10 Increase in Spectrum Access

Maximum Amplitudes

Frequency (MHz)

Am

pli

du

e (

dB

m)

Heavy UseHeavy Use

Sparse UseSparse Use

Heavy UseHeavy Use

Medium UseMedium Use

Escaneo del Espectro electromagnetico

Temario


*SDR Forum was established as an Industry Organization to address SDR technology on 1995

SDR Forum* Arquitectura

From Programmable Modular Communications System (PMCS) Guidance Document, 1997

RF

BB / IF

Real/

Complex

Digital/

Analog

RF

BITS

Cypher Text

Flow Contl

BITS

Plain T ext

Flow ContlAux Aux Aux

Key

Fill

Representative

Information

Flow

Formats

AIR

I/O

C

RF

C C C C

I I II

CONTROL

MSG

PROCESS

& I/O

C

Routing

Common

System

Equipment

Clock/Strobe

Ref, Power

Multimedia

Voice

Data

Flow Control

Network

Ext. Ref

Remote Control/Display

User Control

(HMI)

Aux: Special Purpose

I/O for Antenna Diversity

Co-site Mitigation, etc.

I: Information

BB: Baseband

C: Control/Status

SEC I/O

LINK

PROC

(Black)

I/O

C

INFOSEC

I/O

C

MODEM

I/O

C

ANTENNA

C

I

(A) (R) (M)

(C)

(S)

(R)

C

(L)

Aux

Video

SCA Software Communications Architecture

WARP BoardNI PXI-5600USRPHPSDR

Presupuestos de SDR

WARP NI PXI – 5600 USRP HPSDR

Cost $ 12,000.00 $ 10, 499.00 + $ 2099.00

$ 1,010.00 $ 722.00

Frequency Band where Operates

2.4 GHz

5 GHz

9 KHz – 2.7 GHz

2.3 – 2.9 GHz < 65 MHz

USRP – Universal Software Radio Peripheral

Connects to a host computer via USB

4 High Speed DACs4 High Speed ADCsAccomodates 2

Transceiver Daughterboards.

Programmable FPGA

USB

Implementación de una radio FM con GNU Radio

MSc. Ebert San Román Castillo

SDR Expotron

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