introdución á sdr · 2019. 12. 11. · 1. presentación do obradoiro 2. a comunicación a. emisor...

53
Introdución á SDR

Upload: others

Post on 17-Aug-2021

1 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

Introdución á SDR

Page 2: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

Xornada 1

Page 3: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

Contidos1. Presentación do obradoiro2. A comunicación

a. Emisor | Canle | Receptorb. Que é unha onda?c. Ondas electromagnéticas

3. Como transmitimos a informacióna. Modulaciónb. Demodulación

4. Que é a SDRa. Vantaxes e inconvenientesb. Aplicaciónsc. Arquitectura

Page 4: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

Coñezamos un pouco

Page 5: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

Que imos usar?

Page 6: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

GNU Radio companion

Page 7: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

Que é a comunicación?Enteraste de algo?

In english plis !

Page 8: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

Ondas electromagnéticas

Page 9: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

Que é unha onda?

Acos(2𝝅ft +𝜙)

Page 10: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

Espectro electromagnético

Page 11: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

Servizos de comunicacións

FrecuenciaVHF UHF Banda L Banda S

Page 12: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

Como transmitimos a información?

Page 13: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

Portadora

Page 14: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

Modulacións analóxicas

Page 15: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

Exemplo analóxico

Modulador

Page 16: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

Modulacións para radiocomunicación

Page 17: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

Exemplo dixital

Modulador

Page 18: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

Demodulación

❏ Proceso inverso ❏ Obxectivo: recuperar a mensaxe orixinal❏ Distintas técnicas dependendo do tipo de

modulación

Page 19: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

Exemplo GNURadio: Receptor FM

Page 20: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

Que é a SDR?

Hardware e software destinados a unha aplicación concreta

Hardware moi flexible A aplicación da radio pódese cambiar por

software

Page 21: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

Vantaxes e inconvenientes da SDR

❏ Flexibilidade❏ Tempo de desenvolvemento❏ Capacidade de actualización

❏ Curva de aprendizaxe❏ Custo elevado

Page 22: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

Que se pode facer con SDR?

Page 23: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

Máis cousas que facer coa SDR

<300 €TX & RX6GHz

20 €RX<2GHz

Page 24: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

Precisamos algo mais?

Page 25: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

LimeSDR mini

https://wiki.myriadrf.org/LimeSDR-Mini

Page 26: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

Arquitectura xeral dunha SDR

CPU/FPGA

TX

RX

DAC

ADC

LO

LOFront-end analóxicoEtapa conversión

Page 27: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

Exemplo GNURadio: ADS-B

Page 28: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

Quedamos para mañá?

Page 29: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

Introdución á SDR

Page 30: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

Xornada 2

Page 31: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

Contidos1. O dominio da frecuencia

a. Transformada de Fourierb. Ancho de banda

2. Elementos da arquitectura SDRa. ADC/DACb. Mostraxec. Aliasingd. Conversión de frecuenciae. Filtrado

3. Efectos do canala. Atenuación b. Efecto doppler

Page 32: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

O dominio da frecuencia

Page 33: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

Sinusoide : tempo vs frecuencia

Page 34: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

Transformada de Fourier

Page 35: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

Exemplo con GNURadio : Espectro

Page 36: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

Unha nova escala

Page 37: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

Ancho de banda - I

Page 38: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

Ancho de banda - II

Page 39: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

Conversións entre dominio analóxico e dixital

CPU/FPGA

TX

RX

DAC

ADC

LO

LO

Page 40: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

Convertedor analóxico/dixital

Page 41: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

Mostraxe

Teorema de Nyquist : fs ≥ 2·fmax

Page 42: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

Aliasing

Page 44: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

Conversión de frecuencia (upconversion / downconversion)

CPU/FPGA

TX

RX

DAC

ADC

LO

LO

Page 45: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

Mesturador

LO

s(t)

0 fc f

x(t)

Page 46: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

Filtrado

CPU/FPGA

TX

RX

DAC

ADC

LO

LO

Page 47: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

Filtrado

Page 48: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

Filtrado analóxico vs dixital

Usando un circuito eléctrico Usando as mostras en memoria e software

Page 49: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

GNURadio exemplo : Filtrado

Page 50: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

Efectos do canal de comunicación

Atenuación

Efecto Doppler

Page 51: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

Exemplo GNURadio : Recepción NOAA

Page 52: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos

Exemplo GNURadio : Transmisor DVB-T

Page 53: Introdución á SDR · 2019. 12. 11. · 1. Presentación do obradoiro 2. A comunicación a. Emisor | Canle | Receptor b. Que é unha onda? c. Ondas electromagnéticas 3. Como transmitimos