El objetivo de este proyecto es el desarrollo de un prototipo de radar OFDM que utilice radio definida por software (SDR) como transceptor. El objetivo final, más allá del prototipo, es la combinación de radar y comunicación en un sistema integrado (ISAC – Integrated Sensing and Communcations), lo que limita los parámetros posibles de la señal OFDM y da mayor complejidad al sistema radar.
Para cumplir este objetivo, primero se han estudiado los mecanismos de propagación de ondas electromagnéticas comunes a sistemas de radar y comunicaciones, así como los fundamentos de los sistemas radar y de la modulación OFDM. Más adelante se ha analizado la literatura de sistemas combinados OFDM, observando los distintos pros y contras de cada sistema para finalmente seleccionar el sistema implementado en este proyecto.
Este sistema ha sido implementado primero de forma teórica en la plataforma de programación MATLAB, donde también se ha implementado una simulación simple para comprobar el correcto funcionamiento del sistema.
A continuación, se ha estudiado las características de las radios definidas por software, y en concreto el modelo ADALM-PLUTO, para luego implementar el sistema global en una aplicación MATLAB, combinando el manejo de las SDR con la implementación previa del sistema teórico.
El siguiente paso ha sido la realización de pruebas del prototipo dentro de una cámara anecoica. En estas pruebas se han ido encontrado dificultades en la transición de teoría a práctica, principalmente debido a las características de ADAM-PLUTO, que han llevado a realizar una caracterización exhaustiva del hardware con el fin de comprender sus capacidades y limitaciones. Esto ha conducido a aislar y detectar errores sucesivamente, implementando soluciones tanto mediante modificaciones del hardware como mediante cambios en el procesado basados en el desarrollo de la teoría.
Por último, se comenta las características del prototipo final y sus limitaciones, así como posibles mejoras futuras, tanto en lo que respecta al hardware como al software.
Abstract:
The objective of this project is the development of an OFDM radar prototype using software defined radio (SDR) as a transceiver. The final objective, beyond the prototype, is the combination of radar and communication in an integrated system (ISAC – Integrated Sensing and Communications), which limits the possible parameters of the OFDM signal and gives more complexity to the radar system.
To meet this objective, the propagation mechanisms of electromagnetic waves common to radar and communication systems have been studied, as well as the fundamentals of radar systems and OFDM. Afterwards, the literature of OFDM combined systems has been analysed, observing the different pros and cons of each system to finally select the system implemented in this project.
This system has been first implemented theoretically in the programming platform MATLAB, where a simple simulation has also been implemented to verify the correct operation of the system.
Then, the characteristics of software defined radios, and specifically the ADALM-PLUTO model, have been studied in order to implement the global system in a MATLAB application, combining the handling of SDRs with the previous implementation of the theoretical system.
The next step has been to test the prototype inside an anechoic chamber. In these tests, difficulties have been encountered in the transition from theory to practice, mainly due to the characteristics of ADAM-PLUTO, which have led to a thorough characterization of the hardware in order to understand its capabilities and limitations. This has led to the successive isolation and detection of errors, and the implementation of fixes both through hardware modifications and processing changes based on development of the theory.
Finally, the characteristics of the final prototype and its limitations will be discussed, as well as possible future improvements, both in terms of hardware and software.
El objetivo de este proyecto es el desarrollo de un prototipo de radar OFDM que utilice radio definida por software (SDR) como transceptor. El objetivo final, más allá del prototipo, es la combinación de radar y comunicación en un sistema integrado (ISAC – Integrated Sensing and Communcations), lo que limita los parámetros posibles de la señal OFDM y da mayor complejidad al sistema radar.
Para cumplir este objetivo, primero se han estudiado los mecanismos de propagación de ondas electromagnéticas comunes a sistemas de radar y comunicaciones, así como los fundamentos de los sistemas radar y de la modulación OFDM. Más adelante se ha analizado la literatura de sistemas combinados OFDM, observando los distintos pros y contras de cada sistema para finalmente seleccionar el sistema implementado en este proyecto.
Este sistema ha sido implementado primero de forma teórica en la plataforma de programación MATLAB, donde también se ha implementado una simulación simple para comprobar el correcto funcionamiento del sistema.
A continuación, se ha estudiado las características de las radios definidas por software, y en concreto el modelo ADALM-PLUTO, para luego implementar el sistema global en una aplicación MATLAB, combinando el manejo de las SDR con la implementación previa del sistema teórico.
El siguiente paso ha sido la realización de pruebas del prototipo dentro de una cámara anecoica. En estas pruebas se han ido encontrado dificultades en la transición de teoría a práctica, principalmente debido a las características de ADAM-PLUTO, que han llevado a realizar una caracterización exhaustiva del hardware con el fin de comprender sus capacidades y limitaciones. Esto ha conducido a aislar y detectar errores sucesivamente, implementando soluciones tanto mediante modificaciones del hardware como mediante cambios en el procesado basados en el desarrollo de la teoría.
Por último, se comenta las características del prototipo final y sus limitaciones, así como posibles mejoras futuras, tanto en lo que respecta al hardware como al software.
Abstract:
The objective of this project is the development of an OFDM radar prototype using software defined radio (SDR) as a transceiver. The final objective, beyond the prototype, is the combination of radar and communication in an integrated system (ISAC – Integrated Sensing and Communications), which limits the possible parameters of the OFDM signal and gives more complexity to the radar system.
To meet this objective, the propagation mechanisms of electromagnetic waves common to radar and communication systems have been studied, as well as the fundamentals of radar systems and OFDM. Afterwards, the literature of OFDM combined systems has been analysed, observing the different pros and cons of each system to finally select the system implemented in this project.
This system has been first implemented theoretically in the programming platform MATLAB, where a simple simulation has also been implemented to verify the correct operation of the system.
Then, the characteristics of software defined radios, and specifically the ADALM-PLUTO model, have been studied in order to implement the global system in a MATLAB application, combining the handling of SDRs with the previous implementation of the theoretical system.
The next step has been to test the prototype inside an anechoic chamber. In these tests, difficulties have been encountered in the transition from theory to practice, mainly due to the characteristics of ADAM-PLUTO, which have led to a thorough characterization of the hardware in order to understand its capabilities and limitations. This has led to the successive isolation and detection of errors, and the implementation of fixes both through hardware modifications and processing changes based on development of the theory.
Finally, the characteristics of the final prototype and its limitations will be discussed, as well as possible future improvements, both in terms of hardware and software. Read More
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