Esquema de comunicación digital usando generador vectorial y SDR

Resumen (es)

El uso de instrumentación de telecomunicaciones representa una herramienta de gran valor para medición y generación de señales en el área investigativa y en desarrollo tecnológico. Este trabajo busca mostrar las ventajas del uso de equipos de laboratorio especializado, diseñando un escenario de comunicación inalámbrico para prueba de diferentes esquemas de modulación. Se emplea un generador vectorial Keysight N5172B EXGX-Series como transmisor y una USRP como receptor. El generador vectorial maneja un rango de frecuencia de 9 kHz a 6 GHz, con excelentes características de pureza espectral, ancho de banda, bajo EVM (Error Vector Magnitude), alta ACPR (Adjacent Channel Power Ratio) y potencia de salida variable. Este equipo permite diseñar esquemas de comunicaciones digitales predefinidas en el equipo y generar señales en banda base haciendo uso de software como Matlab. En el escenario creado se implementaron modulaciones establecidas en la configuración básica del equipo como AM, FM, MSK, PSK y QAM, verificando su modulación a través del software GNURadio y la USRP de forma inalámbrica y con un osciloscopio de forma alámbrica para verificar el diagrama de constelaciones. Por otro lado, se diseñó un programa para modulación digital (QPSK) en Matlab y se validó mediante la conexión al generador usando el protocolo SCPI. Con las pruebas realizadas y el análisis de constelaciones sobre la USRP se verificó rápidamente el funcionamiento del generador RF, evitando el uso de equipos demasiado costosos como los VSA (Vector Signal Analysis). El avance en tecnologías inalámbricas es posible analizarlo gracias a este tipo de equipos.

Resumen (en)

Applying “telecommunications instruments” is an important tool for the generation and measurement of signals in the research field as well as for the technological development. This paper shows the advantages of using specialized laboratory devices through the design of a wireless communication environment for test with different types of modulation. A vector signal generator Keysight N5172B EXGX-Series is implemented as transmitter and a USRP as receptor. The vector signal generator implements a frequency range of 9kHz up to 6GHz and good features such as: spectral purity, bandwidth, low EVB (Error Vector Magnitude), high ACPR (Adjacent Channel Power Ratio) and variable power output. The device allows to design different digital communication scenarios -already predefined- and to generate signal in base band by using software tools such as MATLAB. In the designed scenario, the predefined modulations in the device were implemented, i.e., AM, FM, MSK, PSK, QAM. The modulation was verified with: GNU Radio software, wireless USRP and wireless oscilloscope to confirm the constellations diagram. In the same way, a software for QPSK digital modulation was developed in MATLAB and it was validated with the connection to a generator and by using the SCPI protocol. Based on the tests performed and the constellation analysis with the USRP, it was possible to verify the RF generator performance. Thus, avoiding the implementation of high-cost devices such as VSA (Vector Signal Analysis). It is possible to analyze the technological advances with the implementation of these types of tools.