Prácticas de transmisión de datos en radiofrecuencia empleando dispositivos de radio definida por software

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Resumen

The main objective of this degree work is the creation of three laboratory practices that make use of software-controlled radio devices for the telecommunications area of ​​the Francisco José de Caldas District University. Given the lack of easy access for students to real communications that allow them to approach both the academy and the telecommunications industry, different types of communications are made hoping to cover a wide spectrum of knowledge. In the first place, a contextualization is presented that generates a theoretical and legal approach to frequency modulated transmissions, phase shift keying and OFDM type transmissions, to later give the first approaches to the world of SDR (Software Define Radio). With the help of the SDR Hack RF One and NUAND Blade RF and the GQRX, GNU Radio and MATLAB software, the implementations and simulations that allow the basis for the creation and operation of the laboratory practices will be carried out. Throughout the document the tests, calculations and implementations necessary to address the different types of desired communications are shown, firstly, an approach to the operation of our SDR devices is generated through the use of the GQRX console which provides us with a receiver of radio frequency without the need for an implementation in any type of software, after that for FM type communications, an audio transmitter and receiver is implemented, with music tracks as a source and with input via microphone in the GNU Radio and MATLAB software and for communications with QPSK modulation an audio transmitter and receiver is implemented in the GNU Radio software. For the OFDM type transmission, a simulation of an OFDM transmitter and receiver with medium effects is implemented in the MATLAB software, which allows the approach and the necessary understanding to subsequently implement an audio transmission with OFDM, a data transmission with OFDM and an IEEE 802.11a frame structured data transmission in the GNU Radio software. Throughout this degree work, the tests, the recommendations and the respective results obtained from the experimentation of the communications in question are shown, the design of a user manual is carried out with the explanation of the installation of the software and interfaces necessary for the operation of the practices, and the creation of three laboratory practices that cover the areas mentioned above is carried out.

Descripción

El presente trabajo de grado tiene como objetivo principal la creación de tres prácticas de laboratorio que hagan uso de dispositivos de radio controlada por Software para el área de telecomunicaciones de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Dada la poca facilidad de acceso de los estudiantes a comunicaciones reales que les permitan un acercamiento tanto a la academia como a la industria de las telecomunicaciones se realizan comunicaciones de distintos tipos esperando cubrir un gran espectro de conocimientos. En primer lugar, se presenta una contextualización que genere un acercamiento teórico y legal a las transmisiones de frecuencia modulada, a la modulación por desplazamiento de fase y a las transmisiones de tipo OFDM, para posteriormente dar los primeros acercamientos al mundo de las SDR (Software Define Radio). Con ayuda de las SDR Hack RF One y NUAND Blade RF y los softwares GQRX, GNU Radio y MATLAB, se realizarán las implementaciones y simulaciones que permiten la base para la creación y el funcionamiento de las prácticas de laboratorio. A lo largo del documento se muestran las pruebas, cálculos e implementaciones necesarias para abordar los distintos tipos de comunicaciones deseadas, en primer lugar, se genera un acercamiento al funcionamiento de nuestros dispositivos SDR mediante el uso de la consola GQRX la cual nos facilita un receptor de radiofrecuencia sin la necesidad de una implementación en ningún tipo de software, posterior a ello para las comunicaciones de tipo FM, se implementa un transmisor y receptor de audio, con pistas musicales como fuente y con entrada vía micrófono en los softwares GNU Radio y MATLAB y para las comunicaciones con modulación QPSK se implementa un transmisor y receptor de audio en el software GNU Radio. Para la transmisión de tipo OFDM se implementa una simulación de un transmisor y receptor OFDM con efectos de medio en el software MATLAB, que permite el acercamiento y el entendimiento necesario para implementar posteriormente una transmisión de audio con OFDM, una transmisión de datos con OFDM y una transmisión de datos con estructura de trama IEEE 802.11a en el software GNU Radio. A lo largo del presente trabajo de grado se muestran las pruebas, las recomendaciones y los respectivos resultados obtenidos de la experimentación de las comunicaciones en mención, se realiza el diseño de un manual de usuario con la explicación de la instalación del software e interfaces necesarias para el funcionamiento de las prácticas, y se realiza la creación de tres prácticas de laboratorio que cubran las áreas mencionadas anteriormente.

Palabras clave

SDR, FM, 4G, OFDM, QPSK, Prácticas de laboratorio, Transmisión de datos

Materias

Ingeniería Electrónica -- Tesis y disertaciones académicas , Radiofrecuencia y telecomunicaciones , Software defined radio (SDR) , Diseño y simulación de sistemas de comunicación

Citación