Implementacion de un entrenador de radio definido por software para realizar practicas en el laboratorio de comunicaciones del Programa de Ingenieria Electronica de la Universidad Popular del Cesar
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Date
2025-04-09
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Abstract
En el panorama actual, las comunicaciones resultan ser de vital importancia,
haciéndose imprescindible que los ingenieros comprendan su funcionamiento,
puesto que son quienes deben mostrarse resilientes a los desafíos de una era
interconectada. En este contexto, el presente proyecto se enfoca en la
implementación de un entrenador de Radio Definido por Software (SDR) para
realizar prácticas en el laboratorio de comunicaciones de la Universidad Popular del
Cesar. Para esto, se inició con una evaluación exhaustiva de las distintas
herramientas computacionales para la configuración de dispositivos SDR,
seguidamente el modelado y análisis de las técnicas de modulación AM, FM, ASK,
FSK, PSK y QAM en un ambiente simulado, evaluando las capacidades y
limitaciones de cada herramienta, la facilidad de uso y compatibilidad con los
dispositivos SDR del mercado actual. Posteriormente, fueron implementadas estas
simulaciones en un entorno real utilizando dispositivos SDR, verificando la precisión
y el rendimiento de las herramientas en condiciones de operación real.
Los resultados mostraron que las herramientas analizadas ofrecen características
destacables, sin embargo, GNU Radio destaca en términos de flexibilidad, facilidad
de uso y compatibilidad con diversas modulaciones. Se desarrollaron guías
prácticas de laboratorio que proporcionan instrucciones detalladas para la
configuración y utilización de los dispositivos SDR, así como para la aplicación de
las técnicas de modulación mencionadas, proporcionar así una formación práctica,
en donde puedan aplicar los conocimientos teóricos y mejorar sus habilidades y
destrezas en el manejo de este tipo de sistemas de comunicación.
In the current scenario, communications are of vital importance, making it essential
for engineers to understand how they work, since they are the ones who must be
resilient to the challenges of an interconnected era. In this context, this project
focuses on the implementation of a Software Defined Radio (SDR) trainer to carry
out practices in the communications laboratory of the Universidad Popular del Cesar.
To do this, it began with an exhaustive evaluation of the different computational tools
for the configuration of SDR devices, followed by the modeling and analysis of the
AM, FM, ASK, FSK, PSK and QAM modulation techniques in a simulated
environment, evaluating the capabilities and limitations of each tool, the ease of use
and compatibility with the SDR devices on the market today. Subsequently, these
simulations were implemented in a real environment using SDR devices, verifying
the accuracy and performance of the tools under real operating conditions.
The results showed that the tools analyzed offer notable features, however, GNU
Radio stands out in terms of flexibility, ease of use and compatibility with various
modulations. Practical laboratory guides were developed that provide detailed
instructions for the configuration and use of SDR devices, as well as for the
application of the mentioned modulation techniques, thus providing practical training,
where they can apply theoretical knowledge and improve their skills and abilities in
the management of this type of communication systems.
Description
La Radio Definida por Software (SDR) es un sistema de comunicaciones cuyo
desarrollo comenzó a principios de la década de los 90 con el proyecto militar
SpeakEasy. Este proyecto tenía como objetivo implementar diferentes modelos de
comunicación en un equipo programable y ajustable en sus parámetros. El proyecto
logró cumplir sus objetivos para el año 1995 y desde entonces ha ido mejorando en
aspectos como costos, dimensiones e incremento en su capacidad de
procesamiento; detalles significativos que conllevaron a su rápida expansión en
todos los niveles de aprendizaje.
Debido a la flexibilidad y fácil implementación de la tecnología SDR, junto al rápido
avance de las telecomunicaciones, la SDR ha tomado un gran auge en el mundo y
ha evolucionado significativamente. Ha encontrado aplicaciones en diversas áreas,
especialmente en la enseñanza de sistemas de comunicaciones, la investigación,
la industria y el despliegue práctico de varias tecnologías inalámbricas de
vanguardia. Esto hace necesario el conocimiento de estas nuevas tecnologías, el
uso de software que permita su configuración y los parámetros que se deben tener
en cuenta al momento de su implementación.
En este proyecto se propone crear un espacio de enseñanza didáctico entre
profesores y alumnos de la Universidad Popular de Cesar, presentando la
tecnología de SDR a través del desarrollo de guías prácticas de laboratorio. Esto
permitirá aplicar los conocimientos adquiridos en las asignaturas de
Comunicaciones I y Comunicaciones II en un software interactivo como GNU Radio,
utilizando los módulos HackRF One y Nooelec NESDR SMArt v5.