Universidad Tcnica Particular de Loja

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UNIVERSIDAD TCNICA PARTICULAR DE LOJALa Universidad Catlica de LojaElectrnica y Telecomunicaciones Electrnica de Radiofrecuencia

Prctica: Analizador de espectros usando GNURadio y la plataforma hardware USRP N210.Nmero: 1.Profesores: Ing. Manuel Quiones Cuenca.Fecha: 08/04/2014Integrantes:1) 2)

1. ResumenDurante esta prctica se va a realizar una introduccin a herramientas hardware y software para los laboratorios de la asignatura de Electrnica de Radiofrecuencia con la realizacin de un analizador de espectros. Finalmente les invito estimados estudiantes a empezar con optimismo la presente prctica.

2. Objetivos Introducir a los profesionales en formacin al manejo de herramientas de SDR Desarrollar un analizador de espectros usando tecnologa abierta para SDR. Monitorear el espectro radioelctrico utilizado por diferentes los sistemas de comunicacin. 3. Reglas generales para el desarrollo de las Prcticas de Laboratorio.

Las presentaciones de resultados deben ser originales, es decir, se sancionar a los equipos o autores de prcticas idnticas. El da de entrega de la prctica debe ser en formato electrnico y subido al sistema EVA (Subir informe y archivos generados) Durante revisin de la prctica, se verificara los resultados y las conclusiones que hayan obtenido con el fin de corroborar los objetivos de la prctica se haya logrado.

4. ConceptosConsultar que es un analizador de espectros y tipos (Brevemente)5. Desarrollo5.1. Analizador de espectrosEn esta primera prctica se implementar un analizador de espectros. La elaboracin de este instrumento es muy sencilla, solo debemos aadir el esquemtico de la fuente USRP(de donde se reciben las seales) y conectarla al sumidero grfico FFT con la configuracin que se explicar a continuacin.

Se debe especificar el rango de frecuencias que nos interesa analizar, siempre y cuando estas sean soportadas por el dispositivo USRP; en este caso nos interesa analizar el dial de frecuencias correspondientes a la radio FM. El esquemtico implementado aparece en la figura 1.

Figura 1: Diagrama de bloques del analizador de espectros en GNU RadioA continuacin se ir explicando paso a paso la configuracin de cada bloque que conforma el analizador de espectros: Definicin de la fuente: En este caso, la seal ser la que proporcione el USRP a travs de la interfaz Gigabit Ethernet. La configuracin de este bloque se muestra en la figura 2.

Figura 2: Configuracin del bloque USRP Source.Como se puede observar la fuente es de tipo complejo; algo muy importante es especificar la direccin IP del dispositivo que por defecto es: "192.168.10.2", los valores del reloj interno del dispositivo se los deja por defecto, en este bloque tambin se debe especificar la frecuencia de muestreo(Samples per second), frecuencia central del canal, ganancia del canal, tipo de antena y ancho de banda; todos estos parmetros se los analizar posteriormente.

Seleccin del sumidero: El sumidero del flujo de seal ser un sumidero grfico de tipo FFT. Su configuracin se muestra en la figura 3.

Figura 3: Sumidero FFT.

Este sumidero es de tipo complejo. Obviamente, los extremos de una conexin tienen que ser del mismo tipo. Se especifica el ttulo del bloque en la casilla Title y se asigna a Sample Rate el identificador de la variable BW que se crear posteriormente. Para que la representacin se centre en la frecuencia sintonizada, se crear el identificador freq (el de la Variable Slidder que se mover en la interfaz grfica). El resto de parmetros estn asociados a la visualizacin: escala, nmero de puntos de la FFT, velocidad de actualizacin, etc.

Insercin de variables y opciones: En este paso se explicar el proceso para crear variables que posteriormente se puedan manejar desde la interfaz grfica al ejecutar el diseo as como las opciones de la interfaz grfica.

Comenzamos con las variables slider:

Figura 4: Frecuencia central

Figura 5: Ganancia RF(USRP)Como se aprecia, lo primero es indicar el identificador o nombre de la variable que se asocia a ellas para identificarlas en el resto del esquemtico. Despus se selecciona la etiqueta que se mostrar en la interfaz grfica, el rango de valores posibles y el estilo.

Debemos establecer estas variables; tanto de frecuencia como de ganancia, en valores que sean soportados por el dispositivo y no exceder estos lmites para no causar un mal funcionamiento del equipo o comportamientos inesperados del mismo.

La ltima variable definida en el esquemtico es del tipo Variable Chooser para ajustar el ancho de banda. Se ha elegido este tipo porque el factor de diezmado no puede tomar cualquier valor (slo pares entre 8 y 512) y por temas de eficiencia potencias de 2 (para algoritmos como FFT). Sus propiedades aparecen en la figura 6.

Figura 6: Ancho de banda.

El nico bloque que falta por comentar es el de opciones. En ste, se selecciona el nombre que tendr el fichero .py que se genera una vez se compile el esquemtico, el ttulo de la interfaz grfica, el autor y algn otro detalle de visualizacin como una descripcin de la prctica o el tamao de la ventana de visualizacin de la interfaz.

Para ajustar todos los elementos creados en la interfaz grfica en la posicin y tamao que se desee, se utiliza el parmetro Grid Position, que se puede apreciar en todos los bloques (menos el de opciones, pues no aparece en la interfaz). La nomenclatura es:

Fila, Columna, Alto (en nmero de filas), Ancho (en nmero de columnas)

Finalmente tras haber finalizado el diseo esquemtico procedemos a compilar y ejecutar; generndose as el archivo Python correspondiente; el resultado se muestra en la figura 7.

Figura 11: Analizador de espectros banda FMEn la figura podemos observar el espectro correspondiente a la emisora Luz y Vida con frecuencia central de 88.1 MHz.

6. Actividades6.1. Sintonizar una estacin de radio FMA continuacin con el analizador de espectros implementado sintonice una estacin de radio FM y capture el espectro.Radio 104.9

6.2. Espectro de FM comercialConfigure el analizador de espectro con los siguientes parmetros:Frecuencia central = 98.9 MHz, Span = 20 MHz, capture el espectro completo de FM comercial. Determine la frecuencia, ancho de banda y potencia de la seal de mayor amplitud.

Ancho de banda = 67.2183-63.395= 3.8233Frecuencia=102.88MHzPotencia= -48 dB Determine la frecuencia, ancho de banda y potencia de la seal de menor amplitud.

Ancho de banda = 74.5721-73.2398= 1.3323Frecuencia=108.679MHzPotencia= -72.3816 dB

6.3. Espectro de un Canal TelevisinConfigure el analizador de espectro, para monitorear el espectro de un canal de Televisin: Responda a las siguientes preguntas: Qu sistema de televisin analgica se usa en el Ecuador?Se utiliza el sistema analgico NTSC. Busque un grfico donde se determine el espectro de un canal de Television y compare el resultado obtenido del anlizador.

Determine la frecuencia de la portadora de video, audio, color.La frecuencia de video del canal 2 es: 56.9779 MHz.

La frecuencia de audio del canal 2 es: 59.7648 MHz.

La frecuencia de color del canal 2 es: 55.2804 MHz.

6.4. Anlisis espectral en GSM/GPRSFrecuencias:La interfaz de radio de GSM se ha implementado en diferentes bandas de frecuencia.

BandaNombreCanalesUplink (MHz)Downlink (MHz)Notas

GSM 850GSM 850128 - 251824,0 - 849,0869,0 - 894,0Usada en los EE.UU., Sudamrica y Asia.

GSM 900P-GSM 9000-124890,0 - 915,0935,0 - 960,0La banda con que naci GSM en Europa y la ms extendida

E-GSM 900974 - 1023880,0 - 890,0925,0 - 935,0E-GSM, extensin de GSM 900

R-GSM 900n/a876,0 - 880,0921,0 - 925,0GSM ferroviario (GSM-R).

GSM1800GSM 1800512 - 8851710,0 - 1785,01805,0 - 1880,0

GSM1900GSM 1900512 - 8101850,0 - 1910,01930,0 - 1990,0Usada en Norteamrica, incompatiblecon GSM-1800 por solapamiento de bandas.

6.4.1. Donwlink Configure el analizador de espectro para la visualizacin completa del downlink GSM. Es necesario que se pueda distinguir entre diferentes canales. Verifique en el analizador de espectros las bandas de frecuencias asignadas al downlink. Indique en la siguiente tabla las frecuencias y potencias de las portadoras que logre identificar, as como el valor de la canalizacin.

Frecuencias Potencias

856-53dB

863-37db

868-50dB

871-56dB

888-46dB

6.4.2. Uplink Configure el analizador de espectro para la visualizacin completa del uplink GSM. Es necesario que se pueda distinguir entre diferentes canales.

En este caso, para identificar las portadoras del enlace ascendente, es necesario realizar una llamada desde uno de los terminales mviles. Si disponen de telfonos mviles de diferentes operadores, intenten identificar qu portadoras pertenecen a cada uno de los operadores e indquelas en la siguiente tabla.

Frecuencias Potencias

817-47dB

825-55dB

829-60dB

7. ResultadosEntregar cada uno de las actividades resueltas y sus conclusiones.8. CONCLUSIONES Mediante el programa GNU Radio pudimos observar las diferentes aplicaciones en cuanto a adquisicin de seales mediante un analizador de espectros. Pudimos distinguir los diferentes espectros de 9. Bibliografa

[1]. PRCTICAS DE LABORATORIO DE RADIO DEFINIDO POR SOFTWARE EMPLEANDO LA PLATAFORMA USRP MEDIANTE GNU RADIO, Autores: Max Peralta, Alexander Socola.