Dialnet-CaracterizacionDeLaPlataformaDeRadioDefinidoPorSof-4675126

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CARACTERIZACIN DE LAPLATAFORMA DE RADIO DEFINIDOPOR SOFTWARE USRP N210 - WBX

CHARACTERIZATION OF THE SOFTWARE DEFINEDRADIO PLATAFORM USRP N210- WBX

AUTORJOS DE JESS RUGELES URIBEDocente Ingeniera en

Telecomunicaciones*Universidad Militar Nueva GranadaInvestigadorFacultad de [email protected]

AUTORTANIA MANCILLA BOJACIngeniera en Telecomunicaciones

*Universidad Militar Nueva GranadaAuxiliar de investigacinFacultad de [email protected]

AUTORCSAR HUMBERTO CLAVIJO SNCHEZIngeniero en Telecomunicaciones

*Universidad Militar Nueva GranadaAuxiliar de investigacinFacultad de [email protected]

TEMTICA: Ingeniera elctrica, electrnica, telecomunicaciones y telemtica

TIPO DE ARTCULO:Artculo de Investigacin Cientca e Innovacin

*INSTITUCINUniversidad Militar Nueva GranadaUMNGInstitucin PblicaCarrera 11 101-80 Bogot, [email protected]

RECEPCIN: Junio 11 de 2013 ACEPTACIN: Octubre 31 de 2013

INFORMACIN DE LA INVESTIGACIN O DEL PROYECTO: Los resultados presentados en el artculo sonproducto del proyecto de investigacin: CRS-WA (Cognitive Radio Sensor for Wireless Applications): Diseo eimplementacin de una plataforma hardware - Software para desarrollo de investigaciones en radio Cognitiva yredes de sensores inalmbricos. Proyecto con cdigo ING-957 nanciado por la Universidad Militar Nueva Granada yrealizado por integrantes del grupo de Investigacin en Seguridad y Sistemas de Comunicacin GISSIC.

Gerenc. Tecnol. Inform. | Vol. 12 | N 34 | Sep - Dic | pp 91 - 101


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Gerenc. Tecnol. Inform. | Vol. 12 | N 34 | Sep - Dic | Rugeles, Mancilla, Clavijo

CARACTERIZACIN DE LA PLATAFORMA DE RADIO92

RESUMEN ANALTICO

El artculo describe la metodologa empleada y los resultados obtenidos durante las pruebas decaracterizacin para una plataforma de radio denido por software USRP N210-WBX en un rango defrecuencias entre 50 MHz y 2200 MHz. La caracterizacin se orient hacia dos pruebas especcas:una primera, diseada para obtener la relacin entre la potencia de salida respecto a la variacin enla frecuencia de trabajo y una segunda prueba donde se analiza la relacin entre las constantes deconguracin empleadas en los software Matlab, Labview y GNU radio con la potencia entregada porla tarjeta de radio WBX. Los procesos de medicin se automatizaron mediante el diseo de programasde control remoto de los instrumentos: Analizador de espectros Anritsu MS2724B, generador de radiofrecuencia R&S SMB 100 y medidor de potencia de radiofrecuencia R&S NRP-Z11 utilizando lasherramientas tmtool de Matlab y los controladores VISA de National Instruments.

PALABRAS CLAVES:Software Dened Radio, Universal Software Radio Peripheral (USRP), UHD,Tarjeta Hija WBX.

ANALYTICAL SUMMARY

This article describes the methodology used and the results obtained during the characterization testfor a Software Dened Radio platform USRP (N210 WBX), in a range of frequencies between 50MHz to 2200 MHz. The characterization test was oriented toward two laboratory test: the rst one wasdesigned to obtain the relationship between the output power respect the variation of the frequencyused and a second one to analyze the relationship between the congured values employed in Matlab,Labview and GNU radio software with the output power of the WBX daughterboard. The measuringprocesses were automatized using a remote control software to the instruments: spectrum analyzerAnritsu MS2724B, radiofrequency generator R&S SMB 100 and the RF power meter R&S NRP Z11using the Matlabs tmtool function and VISA drivers of National Instrumets.

KEYWORDS: Software Dened Radio, Universal Software Radio Peripheral (USRP), UniversalHardware Driver (UHD), Daughterboard WBX.

INTRODUCCIN.

La tecnologa de radio denida por Software o sistemaradioelctrico determinado por programas informticos(RDI) est denida por la Unin Internacional deTelecomunicaciones como: Un transmisor y/o receptorradioelctrico que utiliza una tecnologa que permitejar o modicar mediante programas informticos losparmetros de funcionamiento de RF, incluidos, entreotros, la gama de frecuencias, el tipo de modulacin o lapotencia de salida, salvo los cambios de los parmetros

de funcionamiento que se producen durante elfuncionamiento normal preinstalado y predeterminadode un sistema radioelctrico con arreglo a unaespecicacin del sistema o a una norma [1].

Entre las plataformas hardware ms conocidas para eltrabajo con RDI se encuentran sistemas como: WARP[2], BEE2 [3], KUAR [4] y USRP [5]. Segn el estudiorealizado por Pawelczak et al. [6] en la actualidad el

hardware ms utilizado para investigaciones es elsistema USRP; desarrollado por la compaa EttusResearch.

Los sistemas USRP estn integrados por una tarjetamadre y una o varias tarjetas hijas para transmisin orecepcin que se diferencian entre s por sus rangos defrecuencia, potencias de salida y ancho de banda. Una delas referencias es la USRP N210. Su arquitectura empleauna FPGA Spartan 3A DSP 3400, con un conversor A/Ddual de 100MS/s con 14 bits y un conversor D/A dual

de 400MS/s con 16 bits. Utiliza memoria SRAM de altavelocidad de 1 MB y conectividad Gigabit Ethernet quepermite enviar al computador hasta 50MS/s.

Los sistemas USRP han evolucionado en los ltimosaos hacia la estandarizacin de su arquitectura, tantoen hardware como en software. El Universal HardwareDriver (UHD) ha permitido que el sistema sea compatibletanto con plataformas software de uso libre como GNU


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radio, as como con Labview o Matlab en los sistemasoperativos, Linux, Windows y Mac Osx.

En la evolucin hacia la compatibilidad del hardware,las plataformas USRP N210 adoptaron el estndar detransporte de radio VITA-49.0 [7]. Este estndar permite

empaquetar las muestras para facilitar el intercambiode datos entre bloques de radio denido por software.Tiene entre sus ventajas la posibilidad de organizar lospaquetes para optimizar el throughput; el muestreocon referencias de tiempo que permite el trabajo conbeamforming, direction fnding, TDOA y otras tcnicas delocalizacin. Incluye adems identicadores de stream(SID) que facilitan asociar los paquetes provenientes deuna misma fuente de seal. Este protocolo hace quesea posible desarrollar aplicaciones software comn avarias plataformas e independiente de la arquitectura ofabricante. VITA-49.0 no es el nico estndar disponible,existen otros como digRF [8], SSD [9], OBSAI [10] CPRI [11].

Uno de los problemas comunes al iniciar el trabajocon las tarjetas hijas USRP-WBX es que el fabricanteno especica claramente detalles tcnicos como elcomportamiento de la potencia entregada por lastarjetas de radio en todo el rango de frecuencias deoperacin o los parmetros de conguracin al trabajarcon GNU radio, Matlab o Labview.

En el artculo se describen inicialmente algunos trabajosrealizados utilizando la plataforma USRP, posteriormentese detallan las caractersticas tcnicas de las tarjetasWBX; se describe la metodologa empleada durante eldesarrollo de un conjunto de pruebas de laboratorio,

diseadas para obtener la caracterizacin de potenciade la tarjeta WBX instalada en el sistema USRP N210en un rango de frecuencia de 50 hasta 2200 MHz. Sediscuten adems los resultados obtenidos al realizar laspruebas de caracterizacin de la potencia de salida dela tarjeta WBX respecto a la variacin de las constantesde conguracin en los software GNU radio, Matlab yLabview.

1. APLICACIONES DE LOS SISTEMAS USRP.

Los desarrollos que utilizan los sistemas USRP sonmuy variados y han venido creciendo a medida que lasplataformas han mejorado sus caractersticas tcnicas;

se describen a continuacin algunos de ellos.

El sistema OpenBTS [12] fue diseado utilizando laplataforma USRP para implementar una celda detelefona mvil GSM que permite la comunicacin entretelfonos mviles comerciales. La administracin deusuarios se hace a travs de un software para PBXcomo Asterix [13] o Freeswitch [14]. Este sistema ha

sido utilizado como una solucin de bajo costo en reassin cobertura de los sistemas mviles comerciales o enzonas rurales y se conocen algunas experiencias exitosascon comunidades en Papua [15], Zambia [15] y Mxico[16]. En Colombia la universidad Ponticia Bolivaria deMedelln desarroll un proyecto de implementacin de

una microcelda con OpenBTS y Asterix utilizando laplataforma USRP1 [17].

Darpa Spectrum Challenge [18] es una competicin dealto nivel en la cual se enfrentan grupos de diversasuniversidades y organizaciones. Su objetivo es encontrarun protocolo de radio que tenga los mejores resultadosen la comunicacin en presencia de usuarios dinmicoso de seales interferentes. En este concurso se utilizanplataformas USRP N210.

Investigadores del laboratorio de ingeniera entelecomunicaciones en el Instituto de Tecnologa deKarlsruhe (KIT) en Alemania, desarrollaron un sistema

de radar OFDM [19], [20] empleando dos USRP N210con tarjetas hijas XCVR2450 en la banda de 5 GHz. Lasincronizacin entre transmisor y receptor se hizo atravs de la interface MIMO del sistema USRP. El radaremplea antenas bocina con 18.5 dBi de ganancia ypermite realizar pruebas estacionarias y en movimiento.El ancho de banda mximo alcanzado fue de 36 MHz.El software desarrollado en Matlab permite detectarobjetos, medir el efecto doopler y obtener imgenes deradar con una tasa de refrescamiento de 10 Hz.

Massey et al. implementaron un sistema MIMO-OFDM[21] congurable desde un conjunto de dos hasta ochotransmisores-receptores. El sistema funciona utilizando

tarjetas XCVR2450 en las bandas de 2.4 y 5 GHz. Elsistema enva smbolos QPSK y utiliza un generadorde funciones con una seal de reloj de 10 MHz y unaseal cuadra PPS (0-5 V, 1 Hz). Los algoritmos MIMOse implementaron primero utilizando Matlab y luegose migraron a Labview mediante la funcin MathScript[22]. El sistema permite analizar las constelacionestanto en transmisin como en recepcin. La SNR delsistema se calcula utilizando la medida de energa de laseal durante la transmisin MIMO TDMA y la energadel ruido entre paquetes transmitidos.

Schmitz et al. en el Institute for Theoretical InformationTechnology de la Universidad de Aachen en Alemania

desarrollaron un emulador de canal de bajo costoutilizando la plataforma USRP1 [23]. El sistema permiteseleccionar un modelo de canal urbano, semiestocasticobasado en trazado de rayos. Combina las ventajas de unmodelo fsico con una geometra basada en el modeloestocstico. El modelo est optimizado para la prediccinde niveles de intensidad de seal.


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Todas estas experiencias muestran la versatilidad de lossistemas USRP en la investigacin en telecomunicaciones.La evolucin hacia los driversUHD, la estandarizacinVITA 49.0 y las bibliotecas para Matlab y Labview hacenque cada vez ms la comunidad acadmica utilice estaplataforma en sus trabajos de investigacin.

2. CARACTERISTICAS TCNICAS.

2.1 TARJETA DE RADIO WBX.

La tarjeta hija con referencia WBX, segn la informacinsuministrada por el fabricante Ettus Research [24], esun hardware desarrollado para operar en el rango defrecuencias de 50 a 2200 MHz y entregar una potenciade 100 mw o 20 dBm, con una capacidad de ancho debanda de 40 MHz. Entre las reas de aplicacin sugeridaspor el fabricante para esta tarjeta se encuentran:comunicaciones mviles y terrestres, radios en bandasmartimas y de aviacin, celdas de telefona mvil,

sistemas multibanda PCS y GSM, radares coherentes,redes de sensores inalmbricos, bandas de radio acin,televisin, seguridad pblica y bandas ISM.

La empresa National Instruments comercializa bajo lareferencia NI USRP-2920 [25], un sistema constituidopor una USPR N210 junto con una tarjeta hija WBX.Sus principales caractersticas tcnicas se detallan en laTabla 1 a partir de las especicaciones encontradas enla hoja tcnica.

TABLA 1. Caractersticas Sistema NI USRP 2920.Rango de frecuencia 50MHz - 2.2 GHz

Potencia

50MHz - 1.2 GHz / 17 - 20dBm

1.2 GHz - 2.2 GHz / 15 - 18dBm

Rango de ganancia desalida

25 dB

Precisin de frecuencia 50 PPM

Ancho de banda en tiemporeal

20 MHz

Rango de ganancia 0 - 31 dB

DAC 400 MS/s, 16 bit

DAC SFDR 80 dB

Se observa que para el parmetro de potencia se denen

dos rangos, uno entre 50 MHz hasta 1200 MHz donde su

magnitud vara entre 17 y 20 dBm y otro rango entre1200 a 2200 MHz donde la diferencia est entre 15 a18 dBm.

3. PRUEBAS DE CARACTERIZACIN.

La caracterizacin de la tarjeta WBX se orient haciados pruebas especcas: una primera diseada paraobtener la relacin entre la potencia de salida respectoa la variacin en la frecuencia de trabajo y una segundaprueba donde se analiza la relacin entre las constantesde conguracin empleadas en los software Matlab,Labview y GNU radio con la potencia entregada porla tarjeta. Cada una de las pruebas se realiz usandodos tarjetas WBX instaladas en sistemas USRP N210independientes. Se describe a continuacin el desarrollode cada una de las pruebas y los resultados obtenidos.

3.1 POTENCIA DE SALIDA VS FRECUENCIA.

Teniendo en cuenta la informacin suministrada por elfabricante, se dise una prueba de laboratorio con elpropsito de establecer la relacin existente entre lafrecuencia de operacin y la potencia entregada por latarjeta WBX.

Se congur para la USRP desde un programa desarrolladoen Matlab un nivel de potencia jo y se program unbarrido de frecuencia desde un mnimo de 50 MHzhasta un valor mximo de 2200 MHz. Se establecieronsaltos de 4 MHz y un retardo de cinco segundos entrecada salto. Se ajustaron los datos obtenindose al nalun total de 542 lecturas. La potencia entregada por latarjeta se midi empleando un analizador de espectros

Anritsu MS2724B conectado mediante un cable coaxialde 50 cm SMA-SMA a la salida del sistema USRP; seemple adems un adaptador SMA-N para la conexindel cable a la entrada del analizador.

El montaje de laboratorio se puede observar en la Figura1. Durante la prueba se utilizaron dos computadores;uno para ejecutar el programa que controla la potenciay frecuencia de la USRP y otro para obtener las lecturasregistradas por el analizador de espectros. Los dosprogramas se desarrollaron en Matlab. Se utiliz laherramienta tmtool [26] de Matlab y los controladoresVISA [27] para el diseo del programa de adquisicinde datos del analizador.


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FIGURA 1. Montaje prueba de caracterizacin depotencias vs Frecuencia para sistema USRP N210-WBX.

Al ejecutar los programas se registran automticamenteen una matriz los valores de frecuencia y potencia picode la seal portadora para cada uno de los saltos defrecuencia. Los resultados nales se almacenan en un

archivo .mat. El barrido de frecuencia se realiz para tresmagnitudes de potencia conguradas en el controladorUHD de Matlab con constantes de conguracin 0, 10 y20. La Figura 2 muestra los resultados de las pruebaspara constantes de conguracin (K) de 0, 10 y 20 paralas dos tarjetas WBX1 y WBX2 empleadas en las pruebas.

Los resultados se presentan de forma independienteen (a), (b) y (c) y el promedio calculado para las dostarjetas WBX en los tres niveles de potencia en (d).

En cada una de las guras se puede identicar unaprimera regin entre los 50 y 80 MHz donde hay unrpido cambio en la magnitud de la potencia de salida;con una diferencia inicial de 8.6 dB entre el valorcongurado por software y el valor obtenido a la salidadel radio. Posteriormente el nivel de potencia disminuyehasta llegar a un valor de 6.6 dB que permanece estableentre los 80 y los 500 MHz. Despus de los 500 MHz seobserva un decremento en la magnitud de la potenciade salida a medida que aumenta la frecuencia hasta

llegar a una diferencia de 19.2 dB para el valor mximode frecuencia.

FIGURA 2. Resultados de la caracterizacin de la tarjeta WBX entre 50 MHz y 2200 MHz.

El comportamiento obtenido es igual al repetir la prueba

en otra tarjeta de la misma referencia, como se muestraen cada una de las guras.

Se realiz adems una caracterizacin del cable coaxialpara analizar los efectos de las prdidas de la lnea detransmisin en el rango de frecuencias de la tarjeta

WBX. Se automatiz la medida mediante un programa

en Matlab que controla el barrido en frecuencia deun generador R&S SMB 100 en un rango de 50 a2200 MHz con saltos de frecuencia de 100 MHz, parapotencias de -30, 0 y 20 dBm. La Tabla 2 muestra losresultados de esta prueba y la Figura 3 el resultado dela caracterizacin del cable.


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FIGURA 3. Caracterizacin del Cable SMASMA.

Como se puede observar, las prdidas en el cableno presentan variaciones importantes al cambiar lafrecuencia de trabajo, por lo tanto las variacionesde la potencia de salida de las tarjetas WBX sonindependientes del cable utilizado durante la medicin yse pueden atribuir al diseo de la tarjeta WBX.

TABLA 2. Prdidas del Cable.

Potencia Promedio Desviacin estndar

0 dBm 0.145 dB 0,2008 dB

20 dBm 0.1281 dB 0,1754 dB

-30 dBm 0.3026 dB 0,2411 dB

3.2 POTENCIA DE SALIDA VS CONSTANTES DE

CONFIGURACIN.

Para el desarrollo de aplicaciones con el sistema USRPN210 se pueden emplear tres opciones de software:GNU radio, Matlab o Labview. Con cada uno de ellos esnecesario instalar un frmware especco y conguraradecuadamente los parmetros de transmisin orecepcin. Se describen a continuacin las pruebasrealizadas a una frecuencia de 1 GHz variando lasconstantes de magnitud de potencia entre el valormnimo 0 y el valor mximo 30 en cada uno de lossoftware. En esta prueba se emple un computadorIMac donde se instalaron dos mquinas virtuales sobreVMwareFusion [28]; una con Windows 7 home Premium

de 32 bits y memoria RAM de 1GB y la segunda conUbuntu 12.04. En Windows se instal Matlab 2012.ay Labview 2012, en Ubuntu se instal la versin 3.6.2de Gnu Radio. La potencia entregada por el sistemaUSRP N210-WBX se mide en la salida RF1 medianteun medidor de potencia NRP-Z11 conectado medianteun cable SMA-SMA y un adaptador SMAN. El softwarePower Viewer Plus permite tomar las lecturas para

cada uno de los incrementos de magnitud. El montajerealizado para las pruebas se puede ver en la Figura 4.

FIGURA 4. Montaje para prueba de potencias de salidavs constantes de conguracin.

Se describen a continuacin los programas para el

control de la magnitud de potencia en el radio USRPN210WBX desarrollados en Matlab, Labview y GNUradio.

3.2.1 Prueba realizada con Matlab.

Matlab permite la comunicacin con el hardware USRPmediante el driver UHD [29]. En la Tabla 3 se describenbrevemente las funciones y los objetos del sistemadisponibles al instalar la biblioteca SDRu en la versin3.0.1.

Los ajustes de frecuencia y potencia de transmisinse realizan modicando los parmetros del objetocomm.SDRuTransmitter; donde adems se especicala direccin IP, la interpolacin y la decimacin delsistema. Durante la prueba se ajustaron los parmetrosde la siguiente forma: IPAddress=192.168.10.2,CenterFrequency=1e9, InterpolationFactor=500. Laganancia se ajust mediante el parmetro Gain entre 0 y30. Otra de las alternativas para el control desde Matlabes el empleo de los bloques de Simulink; la Figura 5muestra un ejemplo de transmisor bsico.

FIGURA 5.Transmisor bsico en Simulink.

En el bloque SDRu Transmitterse conguran todos losparmetros necesarios para la comunicacin con elhardware USRP. La biblioteca de bloques est agrupadaen sdrulib.


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TABLA 3. Opciones de la biblioteca SDRu.Funcionessetupsdru Inicializa el driverUHD en Matlab.

ndsdruBusca los dispositivos USRPconectados al host delcomputador.

compilesdru Compila las funciones de Matlabpara el uso de la USRP.

setuptargetsdruDescarga el cdigo de la interfazFPGA.

Objetos del sistema

comm.SDRuTransmitter

Enva datos hacia el hardwareUSRP. Permite la conguracinde la frecuencia, ganancia,interpolacin, decimacin entreotros.

comm.SDRuReceiver

Recibe datos de la USRP. Permitecongurar valores de frecuenciade muestreo, ganancia, tipo dedatos, entre otros.

Bloquessdrulib

Biblioteca de bloques para elsistema USRP

3.2.2 Prueba realizada con LabView.

El trabajo con Labview requiere de la instalacin deldriver niUSRP. Durante la prueba se utiliz la versin 1.2.Este driver contiene los bloques para la comunicacincon el hardware, necesarios para implementacin del

programa de control de la magnitud de la potencia.La Figura 6 muestra el bloque funcional desarrollado.Para la realizacin de las pruebas de laboratorio fuenecesario adems, actualizar el rmware de la USRP, yaque el utilizado con Matlab no funciona para el softwareLabview. Se emple para esta tarea la herramientaniUSRPCongurationUtility. La Tabla 4 presenta ladescripcin de los bloques utilizados en el programa detransmisin implementado para la prueba.

Los parmetros se ajustaron de la siguiente forma: IQrate=1M, Carrierfrequency=1G, Active antenna=TX1.El parmetro Gain se ajust durante la prueba entre0 y 31. El montaje utilizado para la prueba es igual al

utilizando durante las pruebas con Matlab.

FIGURA 6. Bloque funcional implementando en Labview para el control de la magnitud de la potencia de transmisina 1 GHz.

TABLA 4. Bloques de conguracin en Labview.

Archivo .vi Descripcin

niUSRP Congure Signal.vi Permite la conguracin de los parmetros de la seal como: IQ rate, carrierfrequency, gain

y active antenna.niUSRP Open Tx Session.vi Abre una sesin de Tx al dispositivo que se especica. Se utiliza para identicar la sesin

del instrumento en todos los dispositivos posteriores NI-USRP VIs.

niUSRP Write Tx Data (poly).vi Escribe los datos en la lista de canales especicados.Los datos son complejos, de doble precisin y punto otante.

niUSRPClose Session.vi Cierra las sesiones de los dispositivos util izados.


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3.2.3 Gnu Radio.

El software GNU radio [30] permite el control dehardware USRP mediante programacin de funcionesen lenguaje Python o mediante la interconexin debloques disponibles dentro de sus bibliotecas. Entreellas se encuentran bloques para interconexin con elhardware, visualizacin de seales en el tiempo y lafrecuencia, conversin de formatos, ltros digitales,moduladores, control de errores, cdigos de lnea, FTT,OFDM, diagramas de ojo ,histogramas, constelaciones,espectrogramas, etc.

Adems incluye operaciones como clculo de complejoconjugado, logaritmos y operaciones lgicas.El diagrama de bloques que permite el control de lamagnitud de la potencia de transmisin diseado parala prueba con GNU Radio se puede ver en la Figura 7. Seutiliza el bloque USRP Sink que hace parte de la biblioteca

UHD y se conguran parmetros como: Device Address,Clock Rate, Sample Rate, Center Frequency e Input

Type. Estos valores se pueden asignar y/o modicarcambindolos manualmente o relacionndolos concontroles externos tales como barras deslizables o cajasde texto. El detalle de las propiedades del bloque USRPSink y la visualizacin de la seal de 1 GHz medianteel bloque WX GUI FFT Sink, tambin se presenta en

la Figura 7. El sistema considera parmetros variablespara el control de la ganancia de la antena, frecuenciacentral y amplitud. Estos valores se modican mediantecontroles deslizables congurados mediante los bloquesWX GUI Slider.

Para el control de la magnitud de la potencia seinterconect el bloque USRP Sink con un bloque ConstantSourcedonde se ajusta el valor de la magnitud. Los tiposde datos que puede generar este bloque son Complex,Float, Inty Short.

Una de la ventajas de GNU radio es que permite hacermodicaciones a los parmetros de frecuencia y potencia

sin tener que detener el programa, como sucede conMatlab o Labview.

FIGURA 7. Diagrama desarrollado para el control de la magnitud de potencia de transmisin a 1 GHz.

3.2.4 Resultados de las pruebas de caracterizacinde la potencia de salida vs constantes deconfguracin.

La Figura 8 muestra los resultados obtenidos almedir la potencia de salida del sistema USRP N210-WBX transmitiendo una seal de 1 GHz y variando laconstante de conguracin entre 0 y 30 utilizando los

programas desarrollados en Matlab, Labview y GNUradio. Como se puede ver, existe una relacin linealentre la potencia y la constante jada en el software.Al congurar una magnitud igual en cada uno de losprogramas, se obtiene una potencia de salida diferenteen cada caso. Esta tendencia se mantiene en todo elrango de constantes de conguracin entre 0 y 30.


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tecnologas de radiocomunicacin tanto en transmisincomo en recepcin, permitiendo ajustar los parmetrosde frecuencia en un rango de trabajo que va desde 50MHz a 2200 MHz y de potencia desde aproximadamente-10 dBm a 20 dBm.

De acuerdo a las pruebas de laboratorio realizadasfue posible establecer que los valores de potencia desalida del sistema USRP N210-WBX cambian a medidaque vara la frecuencia de trabajo. Los resultados sepresentan en las curvas caractersticas de la Figura 2.Mediante estas curvas es posible inferir la magnitud dela potencia de salida, expresada en dBm, que se obtienecuando se selecciona una frecuencia entre 50MHz y2200 MHz.

Como resultado de la caracterizacin de potenciade salida respecto a la magnitud de la constante deconguracin de los software Matlab, Labview y GNUradio; se encontr que existe una relacin lineal entre

la magnitud de la potencia de salida del sistema USRPN210-WBX y las constantes de conguracin empleadasen cada software. Se estableci que la diferencia enmagnitud entre GNU radio y Labview es de 3dB, entreMatlab y Labview 1.8 dB y GNU radio comparado conMatlab de 1.2dB.

A partir de las medidas logradas en el laboratorio seproponen tres ecuaciones, una para cada uno de lossoftware de trabajo (Matlab, Labview y GNU radio)mediante las cuales es posible calcular la potencia desalida, expresada en dBm, para un sistema USRP N210-WBX cuando se emplea una constante de conguracinentre 0 y 31.

5. REFERENCIAS.

FIGURA 8. Resultados de las pruebas de caracterizacin:Potencia de salida vs Constantes de conguracin.

Teniendo en cuenta los resultados de las mediciones,se encuentra que la diferencia entre las potenciasgeneradas por la tarjeta WBX utilizando Labview y GNUradio congurando una constante igual en cada uno de

los software es de 3 dB. Para el caso de Matlab y Labview,la diferencia es de 1.8 dB. La diferencia ms pequea,de 1.2 dB, se obtiene entre GNU radio y Matlab.

Estos resultados son coherentes con los obtenidos enla prueba de caracterizacin de potencia vs frecuenciaque se observan en Figura 2. Al analizar los valoresde potencia entregados por la tarjeta WBX para lafrecuencia de 1 GHz y una constante de conguracinen Matlab de 0, se obtiene una magnitud cercana a -10dBm. Al cambiar la constante a 10, la potencia llega a 0dBm y al aumentar la constante a 20 la potencia alcanzaaproximadamente 10 dBm.

Aplicando el mtodo de mnimos cuadrados al conjuntode datos se encontraron las expresiones presentadas enla Tabla 5. La constante de conguracin K toma valoresentre 0 y 30.

TABLA 5. Expresiones para clculo de potencias desalida.

Software Potencias de salida en dBm

Matlab Pout

=0.9864*(K)-10.618

Labview Pout

=0.9935*(K)-12.546

GNU Pout

=0.9959*(K)-9.4203

4. CONCLUSIONES.

La plataforma USRP N210-WBX es un sistema dedesarrollo exible que permite la implementacin de

[1] Union Internacional de Telecomunicaciones.(Septiembre de 2009). Deniciones de sistemaradioelctrico determinado por programasinformticos ( RDI ) y sistema radioelctricocognoscitivo. Informe UIT-R SM.2152. Serie SMGestin de espectro. Ginebra, Suiza.

[2] WARP. (2006). About WARP Project - WirelessOpen-Access Research Platform. Recuperado(2013, Julio 18) de http://warp.rice.edu/trac/wiki/about/.

[3] Wawrzynek, J., & Brodersen, R.W. (2005). BEE2 AHigh-End Recongurable Computing System. IEEEDesign and Test of Computers, 22(2), 114125.ISSN 0740-7475.


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[4] Minden, G.J., Evans, J.B., Searl, L., DePardo,D., Petty, V.R., Rajbanshi, R., Newman, T., Chen,Q., Weidling, F., Guffey, J., Datla, D., Barker, B.,Peck, M., Cordill, B., Wyglinski, A.M., & Agah, A.(2007). KUAR: A Flexible Software-Dened RadioDevelopment Platform. 2nd IEEE International

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[5] Ettus Research. About Ettus Research. Recuperado(2013, Julio 19) de http://www.ettus.com/home

[6] Pawelczak, P., Angeles, L., Nolan, K., Doyle, L., Oh,S.W., & Cabric, D. (2011). Cognitive Radio : TenYears of Experimentation and Development. IEEECommunications Magazine, 3, 90100. ISSN 0163-6804.

[7] Normoyle, R. (2008). VITA 49 enhances capabilitiesand interoperability for transporting SDR data

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[8] Mipi alliance. (2013). DigRF(SM) Working Group| MIPI Alliance. Recuperado (2013, Julio 29) dehttp://www.mipi.org/working-groups/digrfsm-working-group/.

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