ESCUELA TCNICA SUPERIOR DE INGENIERA DE TELECOMUNICACIN UNIVERSIDAD POLITCNICA DE CARTAGENA Proyecto Fin de Carrera Software para la automatizacin de medidas de un sistema MIMO de banda ancha AUTOR: Rafael Antonio Lucas vila DIRECTOR: Jos MaraMolina Garca-Pardo Diciembre / 2005 1 AutorRafael Antonio Lucas vila E-mail del Autorralucas@telefonica.net DirectorJos Mara Molina Garca-Pardo E-mail del DirectorJosemaria.molina@upct.es Ttulo del PFC Software para la automatizacin de medidas de un sistema MIMO de banda ancha Resumen Lossistemasdecomunicacionesmvilescelularesdetercerageneracinolossistemasfuturos requieren de gran capacidad de transmisin de datos en la interfaz radio. Por tanto, resulta necesario analizar elcanalderadiocomunicacionesnosloparaestimarlasprdidasporpropagacinsinoparaevaluarla dispersin de la seal en el tiempoy en el espacio. Adems, recientemente se ha descubierto que mediante elusodemltiplesantenasentransmisinymltiplesantenasenrecepcin(MIMO)sepuedenalcanzar grandestasasdetransferenciadeinformacincomparadoconlossistemastradicionales.Portodolo anterior,resultadegraninterselanalizarelusodeestosnovedosossistemasenentornosmicro-celulares comunes.Unaformadeconocerelcanalderadiocomunicacionesesproponiendomodelosdepropagacin basadosentrazadoderayosyteoraselectromagnticasdepticageomtrica,cuyosresultadosdebenser validados con medidas experimentales.Elobjetivodelproyectoeslacontinuacinymejoradeunsoftwarededicadoala automatizacin de medidas para canales MIMO basado en el uso de un analizador de redes. Titulacin Ingeniero de Telecomunicacin Intensificacin Sistemas y Redes de Telecomunicacin Departamento Tecnologa de la Informacin y de las Comunicaciones Fecha de Presentacin Diciembre de 2005 ndice general 2 ndice general Captulo 1. Introduccin7 1.1. Presentacin 7 1.2. Objetivos del proyecto 7 1.3. Fases del proyecto 8 Captulo 2. Canales MIMO y Sistemas de Medidas10 2.1. Introduccin10 2.2. Canales MIMO10 2.3. Sistemas de medidas14 2.3.1. Direct RF Pulse System 15 2.3.2. Spread Spectrum Sliding Correlator Channel Sounding16 2.3.3. Frequency Domain Channel Sounding18 2.4. Instrumentacin para medidas de radiofrecuencia20 2.5. Aplicaciones22 Captulo 3. Punto de partida del PFC24 3.1. Introduccin24 3.2. Sistema de medidas anterior24 3.3. Software anterior 25 3.4. Debilidades de este sistema28 Captulo 4. Descripcin del equipo de medidas30 4.1. Introduccin30 4.2. Descripcin de los elementos que forman el sistema30 4.3. Explicacin de este sistema34 4.4. Comparacin con el sistema anterior35 Captulo 5. Descripcin del software de medidas 36 5.1. Introduccin36 5.2. Instalaciones previas36 5.2.1. Instalacin del controlador GPIB36 5.2.2. Instalacin de los drivers de las tarjetas de red inalmbricas (WLAN)36 ndice general 3 5.3. Puesta en marcha del programa38 5.4. Descripcin y funcionamiento de las diferentes partes del programa38 5.4.1. Ventana de presentacin38 5.4.2. Ventana principal de medidas39 5.4.3. Ventana de configuracin41 5.4.3.1. Cambiar configuracin42 5.4.3.2 Cargar configuracin44 5.4.3.3. Guardar configuracin44 5.5. Ayuda45 5.6. Mejoras respecto al software anterior46 Captulo 6. Campaas de medidas51 6.1. Metodologa para realizar una medida 51 6.1.1 Calibracin52 6.2. Algunos ejemplos de utilizacin del programa53 6.2.1. Ejemplo 1. Como configurar el sistema53 6.2.2. Ejemplo 2. Como iniciar un ciclo de medidas 57 6.2.3. Ejemplo 3. Como guardar una configuracin59 6.2.4. Ejemplo 4. Como cargar una configuracin61 6.2.5. Ejemplo prctico62 6.3. Precauciones65 Captulo 7. Conclusiones y lneas futuras66 7.1. Conclusiones66 7.2. Lneas futuras67 Anexos Funciones utilizadas ms importantes68 Medidas68 Configurar71 Preset75 Autoescale75 miCalibracion76 GuardCalib77 ndice general 4 Bibliografa78 Agradecimientos80 ndice de figuras 5 ndice de figuras Figura 2.1. Esquema de un sistema SISO10 Figura 2.2. Esquema de un sistema SIMO11 Figura 2.3. Esquema de un sistema MISO12 Figura 2.4. Esquema de un sistema MIMO 14 Figura 2.5. Esquema de un sistema Direct RF Pulse System [Rap02]15 Figura2.6.EsquemadeunsistemaSpreadSpectrumSlidingCorrelator Channel Sounding [Rap02]16 Figura2.7.EsquemadeunsistemaFrecuencyDomainChannelSounding [Rap02] 19 Figura 2.8. Contador universal de frecuencia de Agilent 53131A [Agile]20 Figura 2.9. Generador de formas de ondas arbitrarias 33220A de Agilent[Agile]21 Figura 2.10. Medidor de potencia N1912A de Agilent [Agile]21 Figura 2.11. Analizador de espectros 8530EC de Agilent [Agile] 22 Figura 3.1. Esquema del sistema de medidas [ProCe]25 Figura 3.2. Hoja de clculo de Excel con los parmetros de configuracin26 Figura 3.3. Pantalla del programa en ejecucin27 Figura 4.1. Visin general del equipo de medidas30 Figura 4.2. Pantalla general del analizador de redes31 Figura 4.3. Analizador de redes ENA y el multipuerto31 Figura 4.4. Conmutador y controlador32 Figura 4.5. Antenas33 Figura 4.6. Tarjetas de red inalmbrica33 Figura 4.7. Ordenador porttil34 Figura 4.8. Diagrama de tiempos del sistema35 Figura 5.1. Ventana de presentacin39 Figura 5.2. Ventana principal de medidas 39 Figura 5.3.Ventana de configuracin41 Figura 5.4.Ventana de cambio de configuracin42 Figura 5.5. Ventana de cargar configuracin44 Figura 5.6. Ventana de guardar configuracin45 Figura 5.7. Ventana de ayuda del programa46 Figura 6.1. Esquema de la realizacin de una campaa de medidas52 ndice de figuras 6 Figura 6.2. Botn preset54 Figura 6.3. Botn configurar 54 Figura 6.4. Cambiar configuracin55 Figura 6.5. Introducimos los parmetros que deseamos55 Figura 6.6. Confirmamos la configuracin56 Figura 6.7. Imagen del analizador de redes56 Figura 6.8. Introduccin de las condiciones de medida57 Figura 6.9. El directorio no existe57 Figura 6.10. Iniciar los ciclos de medidas58 Figura 6.11. Comenzando la medida nmero 158 Figura 6.12. Fin del ciclo de medidas59 Figura 6.13. Botn configurar59 Figura 6.14. Botn Guardar configuracin 60 Figura 6.15. Guardar configuracin60 Figura 6.16. Crear directorio61 Figura 6.17. Confirmamos guardar la configuracin61 Figura 6.18. Botn Cargar configuracin62 Figura 6.19. Confirmar Cargar configuracin62 Figura 6.20. Estructura del tnel63 Figura 6.21. Magnitud de las medidas tomadas64 Figura 6.22. Fase de las medidas tomadas64 Captulo 1. Introduccin 7 Captulo 1 Introduccin 1.1. Presentacin Debido al continuo avance que se produce en el campo de las telecomunicaciones y especialmente al desarrollo que en los ltimos aos se est produciendo con la aparicin de lossistemasdetelefonamvildetercerageneracinylaprevisindelaaparicinde nuevossistemasenelfuturo,loscualesposeenunasprestacionesyunosserviciosque superan ampliamente a los que posean los anteriores sistemas de telefona mvil, implica lanecesidaddeutilizarunamayorcapacidaddetransmisinparapodersoportarlagran tasa de datos que se debe transmitir [Digit]. Porestemotivoseestnrealizandoestudiosconelobjetivodedesarrollarnuevas tcnicasquenospermitanunautilizacinmseficientedelcanalradio.Unadeestas tcnicas est basada en la utilizacin de varias antenas entransmisin y varias antenas en recepcin,tambinllamadaMIMO,lacualhademostradoquepropiciaunagrantasade transferencia de informacin si lo comparamos con los sistemas de transmisin anteriores [Fos96][Fos98]. Parapoderrealizarunanlisiseficientedelasnuevastcnicasdetransmisinde datos,conelobjetivodecrearnuevosdispositivosquedispongandeestatecnologa,es necesariorealizarunestudiodelcanalradio,especialmenteenmicro-celdascomunes, realizando el estudio tanto en tiempo como en frecuencia. Pararealizarestacaracterizacindelcanalradioesnecesariolarealizacinde campaas de medidas que nos representen de manera fiable dicho canal radio en diferentes entornos.Pararealizarestasmedidasesnecesarialautilizacindesistemascapacesde realizar dichas medidas de manera eficiente y eficaz. 1.2. Objetivos del proyecto El objetivo de este proyecto es el desarrollo de un software capaz de automatizar la realizacin de medidas de los sistemas anteriormente nombrados. Este tipo de software es fundamentalyaqueademsdepropiciarungranahorrodetiempodebidoala automatizacinalahoradelatomademedidas,aseguralasincronizacinentrelos distintos aparatos que componen el sistema de medidas, lo cual es del todo fundamental si se desea que las medidas obtenidas sean correctas. Captulo 1. Introduccin 8 Elprimersoftwaredesarrolladoconesteobjetivofuecreadoenunproyecto anterior [ProCe], el cual fue diseado para tomar medidas en banda estrecha. Debido a las necesidades que iban apareciendo a la hora de realizar las campaas de medidas y que este programa no cubra, como por ejemplo la posibilidad de realizar medidas en banda ancha, sellegalanecesidaddecrearunnuevosoftwaremuchomsflexible.Enesteproyecto adems de mejorar este software para que fuese capaz de realizar medidas en banda ancha, se desarrollaron todo tipo de mejoras al programa tales como realizar una optimizacin en eltiempoenlatomademedidasolaposibilidaddeconfigurarelsistemaentiempode ejecucin, entre otras muchas mejoras que veremos en los apartados posteriores. Estenuevoprogramahasidoprobadodemaneraprcticaconxitoalahorade realizardosproyectosfindecarrera[ProGZ][ProGF],cuyoobjetivoeralarealizacinde campaasdemedidasendiferentesentornos,ycuyosresultadoshassidodeltodo satisfactorios. Enesteinformevamosapresentarenprimerlugarunapequeaintroduccin terica sobre los canales MIMO. Despus veremos un resumen del sistema y del software utilizado hasta ahora y las debilidades que posean dichos sistemas. Posteriormente vamos adescribirenprofundidadelnuevosistemautilizadoyelnuevosoftwarecreadopara realizar las campaas de medidas. Finalmente nos despediremos explicando la metodologa quesedebeseguirpararealizarunamedidaymostraremosalgunosejemplosde utilizacin. 1.3. Fases del proyecto Noviembre2004:Bsquedadeinformacinsobresistemasdemedidadelcanal radio. Bsqueda de los parmetros de inters del canal radio MIMO. Decisin sobre uno de ellos. Adquisicin de la instrumentacin necesaria. Diciembre 2004-Febrero 2005: Primera toma de contactoy aprendizaje del lenguaje de programacin Visual Basic. Marzo2005:Conocimientodelostrabajoshechosanteriormenteycreacindelas primeras versiones del programa Abril-Mayo 2005: Optimizaciny adaptacin del programa. Realizacin de pruebas empricas Junio-Julio 2005: Desarrollo de las aplicaciones finales del programa. Realizacin de pruebas sobre el terreno Captulo 1. Introduccin 9 Septiembre-Octubre2005:Desarrollodelainterfazgrfica.Creacindeuna aplicacin individual del programa. Pruebas finales. Noviembre-Diciembre 2005: Redaccin y presentacin del proyecto fin de carrera. Captulo 2. Canales MIMO y Sistemas de Medidas 10 Captulo 2 Canales MIMO y Sistemas de Medidas 2.1. Introduccin Enestecaptulovamosatratarderealizarunanlisisycomparacinentrelos sistemasdecomunicacintradicionalesbasadosenlautilizacindeunanicaantena transmisorayunanicaantenareceptora,ylosnuevossistemasMIMO,loscuales disponen de varias antenas en recepcin y varias antenas en transmisin. Para ello vamos a realizarenprimerlugarunestudiotericodecadaunodeestossistemasparapoder determinar con precisin los parmetros caractersticos de cada uno y por tanto conocer las ventajas e inconvenientes de la utilizacin de ms elementos radiantes en transmisin y en recepcin. Posteriormente describiremos las caractersticas generales que debe tener un sistema encargadoderealizarlascampaasdemedidasypresentaremosloselementos fundamentales que debe poseer. 2.2. Canales MIMO Comosehadichoanteriormente,lossistemastradicionales,llamadosSISO, utilizanunanicaantenaparalatransmisindeinformacinyunanicaantenaparala recepcin de dicha informacin. En la siguiente figura podemos ver un esquema de como son este tipo de sistemas. Figura 2.1. Esquema de un sistema SISO ParaestetipodesistemasSISOlacapacidadsecalculautilizandolasiguiente expresin deShannon [Sha48]: ( )221 log h SNR CSISO + = bps/Hz(2.1) Captulo 2. Canales MIMO y Sistemas de Medidas 11 DondeSNRcorrespondeconlarelacinSeal-Ruidoenelreceptoryhesla respuesta compleja normalizada del canal. Si decidimos aumentar el nmero de antenas en recepcin, tcnica llamada SIMO, obtendremos diversidad en recepcin [Rab97]. El esquema de un sistema SIMO es el de la siguiente figura: Figura 2.2. Esquema de un sistema SIMO Lamximacapacidadtericadeunsistemadeestetipoconvariasantenasen recepcin viene dada por la siguiente expresin [Ges03]: ||

\| + ==Nii SIMOh SNR C1221 logbps/Hz(2.2) Donde SNR sigue siendo la relacin Seal-Ruido en recepcin, N es el nmero total de antenas receptorasy hi es la respuesta compleja y normalizada del canal cuando recibe la antena i-sima. Siloquedeseamosestenerdiversidadentransmisin[Rab97],loquedebemos haceresaumentarelnmerodeantenastransmisoras.Estatcnicaselaconocecomo MISO y el esquema que sigue es el siguiente: Captulo 2. Canales MIMO y Sistemas de Medidas 12 Figura 2.3. Esquema de un sistema MISO Para sistemas coneste tipo de esquema la capacidad mxima terica quese puede alcanzar la podemos calcular utilizando la siguiente frmula [Ges03]: ||

\| + ==Nii MISOhNSNRC1221 logbps/Hz(2.3) DondeSNRsiguesiendolarelacinseal-ruidodelaantenareceptora,Nesel nmero total de antenas transmisoras y hi es la respuesta compleja y normalizada del canal cuandotransmitelaantenai-sima.Lanormalizacindelarelacinseal-ruidocon respectoalnmerodeantenastransmisorasserealizayaqueesnecesariocumplirla restriccin de que la potencia total transmitida debe de ser constante para todos los casos. Unavezdescritosestossistemasvamosacentrarnosenlossistemasqueutilizan mltiplesantenasentransmisinymltiplesantenasenrecepcin,esdecir,lossistemas MIMO (Multiple-Input Multiple-Output). LaprimerapersonaqueseencargdelestudiodeestossistemasfueJackWinters [Win87]en1987.J.Winterspropusodossistemasdecomunicacinbsicosquedefinan este tipo de sistemas: 1.Comunicacin entre mltiples mviles y una estacin base con mltiples antenas 2.Comunicacin entre dos mviles, cada uno de ellos con mltiples antenas PosteriormenteFoschini[Fos96][Fos98]realizunanlisisbsicodelossistemas MIMOypropusodostiposdearquitecturaparaimplementarestetipodesistemas,el vertical BLAST y el diagonal BLAST. Captulo 2. Canales MIMO y Sistemas de Medidas 13 El funcionamiento de los sistemas BLASTconsista en dividir elflujo de datos que deseamostransmitirenbloques,loscualesserantransmitidosporlasantenas.La diferencia entre vertical BLAST y diagonal BLAST consiste en la forma de distribuir estos bloques de datos entre las antenas. En el sistema vertical BLAST los bloques de datos son distribuidosdemanerasecuencialentrelasantenasconsecutivas,mientrasqueenel sistema diagonal BLAST la secuencia de datos va rotando de manera circular a lo largo de las antenas. Paraverestodeunamaneramsclaravamosaproponerunejemploenelquese utilizancuatroantenas,alasquellamaremos1,2,3y4.Conlocualelflujode datos lo dividiremos en cuatro bloques, los cuales sern a, b, c y d. Si utilizsemos el sistemaverticalBLASTentodaslasrfagasdetransmisincadaantenatransmitirael mismo bloque de datos, como podemos ver en la siguiente tabla: Bloque de datos asignado Rfaga 1Rfaga 2Rfaga 3Rfaga 4 Antena 1aaaa Antena 2bbbb Antena 3cccc Antena 4dddd Tabla 2.1. Distribucin de los bloques de los datos con el sistema vertical BLAST Si el sistema empleado fuese el diagonal BLAST en cada rfaga se iran cambiando de manera circular las antenas empleadas para transmitir cada uno de los bloques de datos, de la manera que vemos en la siguiente tabla: Bloque de datos asignado Rfaga 1Rfaga 2Rfaga 3Rfaga 4 Antena 1adcb Antena 2badc Antena 3cbad Antena 4dcba Tabla 2.2. Distribucin de los bloques de los datos con el sistema diagonal BLAST ComopodemosverelsistemadiagonalBLASTtienelaventajadequeunmismo bloquedeinformacinnosetransmitesiempreporlamismaantena,aunqueposeela desventaja de necesitar un mayor poder de procesado para poder implementarlo. El objetivo que persigui la utilizacin de estos sistemas fue el de aumentar la tasa de trfico de datos transmitidos en un ancho de banda estrecho. Captulo 2. Canales MIMO y Sistemas de Medidas 14 LossistemasMIMOposeenunesquemaparecidoalquepodemosvera continuacin: Figura 2.4. Esquema de un sistema MIMO LacapacidadparaunsistemaMIMOlapodemoscalcularusandolasiguiente expresin [Fos96]: ||

\|+ =HN MIMOHHMSNRI C2logbps/Hz(2.4) Donde IN es la matriz identidad, (..)H es conjugado transpuesto de la matriz, SNR es larelacinseal-ruido,MeselnmerototaldeantenastransmisorasylamatrizHesla matriznormalizadadelarespuestadelcanalcuandotransmitecadaunadelasantenas transmisoras y recibe cada una de las antenas receptoras. Enelcasodequelasprdidasporpropagacinylasgananciasdelasantenasno estnincluidasenlamatrizH(enestecasonoestaranormalizada),laexpresinque deberamos utilizar es la siguiente [Chr04]: |||

\||||

\|+ =HnTN MIMOHHPI C22det log bps/Hz (2.5) 2.3. Sistemas de medidas Debido a la gran importancia que tiene una correcta caracterizacin del canal radio alahoradepoderdesarrollarconprecisinyexactitudlosnuevosdispositivosde Captulo 2. Canales MIMO y Sistemas de Medidas 15 comunicaciones,ysobretodoteniendoencuentalagrantasadeinformacinqueseest transmitiendoconlosnuevosterminalesdetercerageneracinylosnuevossistemasque aparecernenelfuturo,sehandesarrolladotrestiposdesistemasqueseutilizanpara podermedirconexactitudlosefectosdelcanalradio.Enlossiguientesepgrafes describiremos estos sistemas [Rap02]. 2.3.1. Direct RF Pulse System Estesistemasimplementeconsisteenuntransmisorquetransmitecontinuamente pulsos de un ancho de Tbb y un receptor compuesto de un filtro paso banda con una BW de 2/TbbHz,seguidodeunamplificadorydetectadomedianteundetectordeenvolvente. Finalmenteelresultadoesmostradoyalmacenadoenunosciloscopiodealtavelocidad que tambin se encuentra en el mismo receptor. Elresultadoobtenidoesdirectamentelamedidadelcuadradodelarespuestaal impulsodelcanalconvolucionadaconelpropioimpulsotransmitido.Elesquemadeeste sistema es el siguiente: Figura 2.5. Esquema de un sistema Direct RF Pulse System [Rap02] Como se puede observar la resolucin que tiene ese sistema depende del parmetro Tbb,yaqueelretrasomnimoquepuedemedirentredoscomponentesmulticaminoes igual a la anchura del pulso Tbb. Ventajas de este tipo de sistemas Es un sistema barato. Fcil de implementar. Captulo 2. Canales MIMO y Sistemas de Medidas 16 Inconvenientes de este sistema La primera contribucin que se recibe en el sistema debe de ser lo suficientemente grandeparadisparareltriggerdelosciloscopio,delocontrarioelsistemano funcionar correctamente. Esunsistemamuysensiblealruido,yaqueelfiltropasobandautilizadono elimina del todo el ruido y hay parte que se cuela en el sistema. Debidoaqueseutilizaenrecepcinundetectordeenvolvente,estesistema solamentemideamplitudes,esdecir,esincapazdemedirlafasedelaseal recibida. Sin embargo, si ussemos un detector coherente si que podramos medir la fase multicamino usando este mismo sistema. 2.3.2. Spread Spectrum Sliding Correlator Channel Sounding Este tipo de sistemas utilizan para implementar su sistema un esquema como el que aparece en la siguiente figura: Figura 2.6. Esquema de un sistema Spread Spectrum Sliding Correlator Channel Sounding [Rap02] Laventajaqueposeeestesistemaradicaenque,aunquelasealdeprueba transmitidaseaenbandaancha,esposibledetectardichasealutilizandoundetectorde banda estrecha, con lo cual se mejora el rango dinmico del sistema si lo comparamos con elsistemaanterior.Comopodemosverenlafiguradeestesistema,lasealportadoraes ensanchadaalolargodelanchodebandaalsermultiplicadaporunasealderuido pseudo-aleatorio,conunaduracindebitdeTcyunatasadebitsdeRciguala1/Tc.La potenciaespectraldelaenvolventedelasealtransmitidavienedadaporlasiguiente expresin [Dix84]: Captulo 2. Canales MIMO y Sistemas de Medidas 17 ()( )( )( ) ( )c cc cc cT f f SaT f fT f ff S =((

= 22sin(2.6) Al modular la seal hay que tener en cuenta tambin las frecuencias negativas que aparecen, con lo cual el ancho de banda que se obtiene es el doble, es decir: cR BW 2 = (2.7) Enrecepcinlasealesfiltradaconunfiltropasobandadebandaanchaconuna frecuencia de 2Rc. Despus esta seal es multiplicada por una secuenciade ruido pseudo-aleatorio igual que la utilizada en transmisin, con lo cual la seal vuelve a ser a una seal debandaestrecha.Realizarunprocesadoenbandaestrechapermiteeliminarlamayora del ruido y de las interferencias. La ganancia de procesado que se obtiene viene dada por la siguiente expresin: ( )( )inoutcbbbbcN SN STTRRPG// 2 2= = = (2.8) DondeTbb=1/Rbbeselperiododelainformacinenbandabase.Estaseal posteriormenteespasadaporunfiltropasobandadebandaestrechaconunanchode banda de: ( ) = 2 BW (2.9) Donde es la tasa de bits del reloj de transmisin que genera la secuencia pseudo-aleatoria en transmisin y es la tasa de bits del reloj de recepcin que genera la secuencia pseudo-aleatoria en recepcin. Otro importante parmetro es el factor de deslizamiento (o slide factor en ingls), el cual mide la proporcin entre la tasa de bits del reloj de transmisin y la diferencia entre la tasa de bits de los relojes de transmisin y recepcin [Dev86]: = (2.10) Laresolucindenuestrosistemavienedeterminadaporeltiempomnimoquees capaz de medir nuestro sistema y que viene determinada por la siguiente expresin: Captulo 2. Canales MIMO y Sistemas de Medidas 18 ccRT22 = = (2.11) El retardo mximo que voy a ser capaz de medir es: ccRll T T= = (2.12) Dondeleslamximalongitudquepuedetenerlasecuenciaderuidopseudo-aleatorio y que viene dada por la siguiente expresin [Dix84]: 1 2 =nl (2.13) Conlocualcuantosmsbitsutilicelasealestarmscorrelada,conloqueel resultado que obtendr ser mejor. Adems la ganancia de procesado tambin ser mayor. La correlacin obtenida nos da la informacin de la respuesta del canal. Ventajas que tiene este sistema Elimina la mayora del ruido y de las interferencias. Adems aparece la ganancia de procesado. Lasincronizacindelassealesnoseconsigueportriggersinoqueseconsigue correlando las seales (se desplaza la ventana de correlacin hasta que coinciden la seal transmitida y la seal recibida). Desventajas que tiene este sistema Debido a que en este sistema se utiliza un detector no coherente no es posible medir la fase de la seal, solamente podemos medir el perfil del retardo (PDP). El proceso de medidas no se realiza en tiempo real, con lo cual el tiempo empleado aumenta. 2.3.3. Frequency Domain Channel Sounding En este sistema se aprovecha la relacin dual que existe entre el dominio del tiempo y el dominio de la frecuencia. El esquema de este sistema es el siguiente: Captulo 2. Canales MIMO y Sistemas de Medidas 19 Figura 2.7. Esquema de un sistema Frecuency Domain Channel Sounding [Rap02] Elfuncionamientodeestesistemaconsisteenutilizarunanalizadorderedespara generarunaseal.Dichasealestacompuestadeunbarridodefrecuenciasdiscretas centradas en la frecuencia de la portadora. La cantidad de estas frecuencias y el espaciado que hay entre cada una de ellas van a determinar la resolucin que tendr nuestro sistema. El nivel de la seal transmitida es conocida. La seal recibida es tambin analizada con el analizadorderedes,conlocualsepuedeobtenerlarespuestacomplejadelcanal(los parmetrosS).Paraobtenerlarespuestaeneldominiodeltiempo,lonicoquehayque hacer es calcular la transformada de Fourier inversa discreta (IDFT). Laprincipalventajaqueposeeestatcnicaesladeproporcionardeunamanera indirectalainformacinfaseyamplitudeneldominiodeltiempo,ydeestamanera calcular la mayora del resto de parmetros de inters. Ladesventajaqueposeeestesistemaconsisteenlanecesidadderealizaruna cuidadosacalibracindelosaparatosyunamuyprecisasincronizacin.Otro inconveniente consiste en que la informacin no se obtiene en tiempo real. Este tipo de sistemas han sido probados con xito en dos proyectos fin de carrera, el deAlbertoGarcaZapata[ProGZ]yeldescarGascnFrancs[ProGF].Laspruebas realizadas con nuestro proyecto tambin han seguido este esquema. AplicandoestetipodetcnicasalossistemasMIMO,lamatrizdelarespuesta compleja del canal queobtendramos es la siguiente [Fos96] [Fos98]: Captulo 2. Canales MIMO y Sistemas de Medidas 20 Estosparmetrosseconsiguenparadostiposdeobjetivos,obienparaconseguir medidasparaobtenerlosparmetrosmulticamino,loscualessonusadosdespuspara obtenerlacapacidaddelcanal[Mol02],obienparaobtenerlamatrizdecoeficientesdel canal MIMO para obtener la capacidad del canal. 2.4. Instrumentacin para medidas de radiofrecuencia Enunsistemademedidascomolosquehemosestadoviendoenlosapartados anterioreslautilizacindeundispositivouotroesunaeleccinmuyimportante.Para poder ver con claridad las diferentes caractersticas de algunos de estos aparatos, vamos a describir alguno de estos dispositivos ms importantes [Ros96]. Contadores Loscontadoressondispositivosqueseutilizanparamedirlafrecuenciadeuna sealcontandolasvecesqueesasealpasaporundeterminadoestado.Conlocualeste aparatotambinpuedeserutilizadoparamedireltiempotranscurridoentredosinstantes determinados.Unejemplodeuncontadoreselcontadoruniversaldefrecuencia53131A de Agilent y que podemos ver en la siguiente figura: Figura 2.8. Contador universal de frecuencia de Agilent 53131A [Agile] (2.14) Captulo 2. Canales MIMO y Sistemas de Medidas 21 Generador de seales Ungeneradordeseales,comoindicasupropionombre,sirvenpara proporcionarnos una seal que posea unas caractersticas determinadas. Dicha seal puede ser utilizada para realizar pruebas en circuitos, con antenas o con cualquier otra utilidad. Es importante que la sealproporcionada sea lo ms establey perfectas posible. Un ejemplo deungeneradordefuncioneseselGeneradordeformasdeondasarbitrarias33220Ade Agilent, cuya figura podemos ver a continuacin: Figura 2.9. Generador de formas de ondas arbitrarias 33220A de Agilent [Agile] Medidor de potencia Comoindicasupropionombre,estosdispositivossonlosencargadosdemedirla potencia de la seal que reciben. En la siguiente figura podemos ver el medidor de potencia N1912A de Agilent: Figura 2.10. Medidor de potencia N1912A de Agilent [Agile] Captulo 2. Canales MIMO y Sistemas de Medidas 22 Analizador de espectros Losanalizadoresdeespectrossondispositivosquetienenlafuncindemedircon precisin cada uno de los armnicos en los que se puede dividir una seal. Estos aparatos son capaces de calcular la amplitud y la frecuencia que tienen cada uno de estos armnicos con gran precisin. En la siguiente figura podemos ver el analizador de espectros 8560EC de Agilent: Figura 2.11. Analizador de espectros 8530EC de Agilent [Agile] Analizador de redes Estos son unos de los dispositivos ms importantes dentro de la instrumentacin de radiofrecuencia.Estosequiposestndiseadosparatrabajarconunampliomargende frecuencias,principalmenteparaaltasfrecuencias.Estosaparatosseempleantantopara generar como para recibir seales con unas caractersticas determinadas, con lo cual puede ser utilizado para medirlos parmetros S que caracterizan el canal radio. En la figura 4.3 podemosverunafotodelanalizadorderedesENAdeAgilentquehemosutilizadoen nuestro proyecto. 2.5. Aplicaciones En un principio las primeras aplicaciones en las que se us MIMO fueron en redes WLANinteriores,accesoaredesinalmbricasfijas,WLL(Wirelesslocalloop),y comunicaciones inalmbricas entre edificios. Captulo 2. Canales MIMO y Sistemas de Medidas 23 Posteriormente gracias a las caractersticas de estos sistemas se han ido ampliando elnmerodeaplicacionesenlasqueseutilizaestatecnologa:redesmetropolitanas inalmbricasdevozydatos(UMTS,EDGEyredesdecuartageneracin),redesfijasy mviles inalmbricas de muy alta velocidad (punto-multipunto), comunicaciones acsticas y sistemas broadcast (HDTV) [Digit]. Captulo 3. Punto de partida del PFC 24 Captulo 3 Punto de partida del PFC 3.1. Introduccin Comohemospodidoverenlosapartadosanterioreslossistemasqueutilizan MIMOtienegrandesventajassobrelossistemastradicionalesSISOyaquesepuede realizar una mayor tasa de transmisin de informacin utilizando un espectro de frecuencia muchomsreducido.Peroparapoderdesarrollarestetipodesistemasesfundamental conocerlarespuestadelcanalradiocuandosetransmitendatospormuchasantenasyse recibe con muchas antenas a la vez. Para conocer la respuesta del canal radio de manera real hay que realizar campaas de medidas sobre el terreno. Para que la informacin obtenida sea lo ms precisa posible es necesariolarealizacindeunacampaademedidasextensa,esdecir,realizadaen diferentes entornos, con diferentes frecuencias, etc. La realizacin de dichas campaas de medidas, si se quieren obtener datos precisos, requiere un gran gasto de tiempo, ya que es necesaria la realizacin de muchas medidas en muchosentornosdeferentesyutilizandodiferentesparmetros.Conlocuales imprescindible que a la hora de crear el sistema de medidas que vayamos a utilizar estemos segurosdequeelsistemafuncionacorrectamenteyquelosaparatosestntotalmente sincronizados entre s. Para conseguir la correcta sincronizacin de estos aparatos es necesario utilizar un dispositivo que se encargue de controlar los dems aparatos e indicarles el momento en el quedebenfuncionar.Ennuestrocasoeldispositivoencargadoderealizarestafuncines unordenadorporttil.Endichoordenadortienequeestarinstaladounsoftwarequese encarguedecontrolarelsistemayasegurarsequelasmedidasserealizandemanera correcta. Como hemos dicho en el apartado de la introduccin el objetivo de este proyecto es el de desarrollar un software eficiente capaz de realizar dicha tarea de una manera rpida y eficaz. El punto de partida de nuestro softwarefue un programa realizado en un proyecto fin de carrera anterior [ProCe], el cual describiremos en el siguiente apartado. 3.2. Sistema de medidas anterior Elsoftwareanteriorsecreconelobjetivoderealizarcampaasdemedidasen banda estrecha utilizando cuatro antenas en recepcin y cuatro antenas en transmisin. Captulo 3. Punto de partida del PFC 25 El sistema de medidas utilizado con dicho software fue el siguiente: Figura 3.1. Esquema del sistema de medidas [ProCe] Comopuedeverseenlafiguraanteriorenesteesquemaseutilizabandos analizadoresderedes,elanalizadorderedesHP8714yelanalizadorderedesENA.El analizador de redes AP8714 era el encargado de proporcionar la seal que posteriormente se transmitira por las antenas transmisoras por medio de un conmutador controlado por un controlador. El analizador de redes ENA se encargaba, gracias a un multipuerto, de recibir yalalmacenarlosdatosrecibidosporlasantenastransmisoras.Lasincronizacindelos dosanalizadoresderedesserealizabaatravsdedosantenasGPS,yaqueestosnos proporcionan una seal de referencia de 10 MHz muy estable y que es suficiente cuando se realizansistemasenbandaestrecha.Elordenadorporttilesdondeseencontrabael software que se encargaba de controlar a los dems dispositivos. La comunicacin entre el ordenador y el analizador de redes HP8714 se realizaba a travs de un cable LAN, mientras quelacomunicacinentreelordenadoryelanalizadorderedesENAserealizabapor medio de tarjetas de redes inalmbricas WLAN. 3.3. Software anterior EstesoftwarefueimplementadoutilizandoeleditordeVisualBasicquelleva incluidoMicrosoftExcel.Tambinsedispusodelaayudadelasbibliotecasyrutinas proporcionadas por Agilent [Agile]. La manera de realizar una medida utilizando este software era la siguiente: En primer lugar haba que introducir en la hoja de clculo de Excel los parmetros de la configuracin que desebamos utilizar. Captulo 3. Punto de partida del PFC 26 Figura 3.2. Hoja de clculo de Excel con los parmetros de configuracin Una vez introducidos estos parmetros debamos abrir el editor de Visual Basic del Excel,enelcualestabaintroducidoelcdigo.Posteriormentetenamosque ejecutar el programa. La pantalla del programa era la siguiente: Captulo 3. Punto de partida del PFC 27 Figura 3.3. Pantalla del programa en ejecucin Los diferentes botones que nos encontramos sirven para las siguientes funcines: 1. Configurar Este botn sirve para configurar el sistema con los parmetros indicados en la hoja de clculo de Excel. 2. Auto Scale EstebotnsirvepararealizarunescaladoautomticodelasventanasdelENA donde se visualizaban los datos. 3. Preset PulsandoestebotnelanalizadorderedesENAvolvaalaconfiguracininicial que posee cuando se inicia el equipo. 4. RUTINA DE MEDIDAS Con este botn se iniciaba la rutina de medidas. 5. Calibracin_xx Seutilizabaparaindicaralsistemaunaconfiguracinconunosparmetros predeterminados. Captulo 3. Punto de partida del PFC 28 Una vez ejecutadoel programa debemos configurar los analizadores deredes para quetrabajenconlosparmetrosquedeseamos.Estosepuedehacerobien directamente desde los propios analizadores de redes de manera manual o pulsando el botn configurar del programa. Unavezconfiguradoelanalizadoresimprescindiblerealizarlacalibracindel sistema. La calibracin es una tarea que debe de realizarse con mucho cuidado. En apartados posteriores se explicar con detalle la forma de calibrar correctamente. UnavezcalibradoelsistemapulsamoselbotnRUTINADEMEDIDASyse iniciar el ciclo de medidas. LosdatosqueobtengamossealmacenarneneldirectorioUSER(D:)del analizador de redes ENA. 3.4. Debilidades de este sistema Elsistemayelsoftwareanteriormenteexpuestosfueronmuytilesalahorade realizar las medidas de prueba, pero a la hora de realizar una campaa de medidas posean grandes debilidades que lo hacan del todo ineficiente, algunas de las cuales numeramos a continuacin: Este software realizaba una comunicacin con los analizadores de redes de manera unilateral, es decir, el ordenador le mandaba las rdenes a los analizadores de redes pero no reciba ninguna respuesta de estos. Como consecuencia de esta comunicacin unilateral con los analizadores de redes, elsoftwaretenaqueadivinarcuandosehabaterminadodehacerunamedida para mandar la orden de empezar arealizar la siguiente.Esto se realizaba a travs deuntimerdeunalongitudfijaquehacaesperaralsoftwareundeterminado tiempo antes de mandar la orden a los analizadores de redes de que continuasen con la siguiente medida. Esto era un gran desperdicio de tiempoya queel software no esperaba siempre el tiempo justo para realizar la medida sino que siempre esperaba un tiempo fijo. Por el mismo motivo que en el anterior punto, si el tiempo de espera que fijbamos era inferior al tiempo necesario para que se realizase de manera correcta una cierta medida,estamedidanoserealizarademaneraadecuadaylosdatosque obtendramos seran errneos. Con lo cual haca que este sistema no fuese del todo fiable. Captulo 3. Punto de partida del PFC 29 Tambindebidoaestemotivo,existeelproblemadeajustareltiempodeespera correctodependiendodelaconfiguracinqueutilices,yaqueporejemplosi realizamos medidas con 512 puntos el tiempo de espera tendra que ser menor que siutilizsemos1024puntos,yaqueamayornmerodepuntosmstardaen realizarse una medida Otra importante debilidad de este software es el hecho de que no es posible cambiar laconfiguracindelsistemaentiempodeejecucindesdeelprograma,esdecir, queenelcasodequedesesemoscambiarlaconfiguracindeberamospararla ejecucindelprogramacambiarlosparmetrosdelahojadeExcelyvolvera ejecutar el software. Si por cualquier circunstancia se produjese una medida errnea (como por ejemplo elpasodeviandantesenelmomentodetomarunamedida),nohabramanerade indicarlealprogramaquesobrescribieseestamedidaerrnea,conlocualhabra quetomarestamedidaconelnmerodelasiguientemedidayposteriormente renombrar todas las medidas posteriores, con lo cual se produca unagran prdida de tiempo. Una de las debilidades ms importantes de este sistema consiste en la limitacin de poderusarsolamentemedidasenbandaestrecha.Estalimitacinvienecomo consecuencia de la seal de referencia utilizada, ya que el GPS nos proporciona una seal con una frecuencia muy estable, pero que tiene una oscilacin en la fase, con lo cual no es posible realizar una correcta sincronizacin entre los dos analizadores deredeslosuficientementerpidaparapoderrealizarmedidasenbandaancha. Esteproblemanoexistaenbandaestrechayaquelasmedidasenbandaestrecha sontanrpidasquelavariacindelafasequeseproduceduranteesetiempoes despreciable. Otraimportantelimitacindeestesoftwareconsisteenqueestpreparadopara trabajarsolamenteconcuatroantenastransmisorasycuatroantenasreceptoras,lo cualesunarestriccinmuyimportanteyaquenoesposiblerealizarpruebascon otro nmero de antenas para calcular el nmero de antenas ptimo en cada entorno. Debido a todos estos problemas este software se haca del todo ineficiente a la hora derealizarunacampaademedidasseria.Conlocual,comoyaexplicbamosenla introduccin,elobjetivodenuestroproyectoconsistaenrealizarunnuevosoftware, tomandocomopuntodepartidaelprogramaanterior,quesubsanasetodasestas debilidadesyqueademsaadiesenuevasfuncionesqueconsiguiesencrearunsoftware capazderealizarunacampaademedidasdeunamanerafiableyrpida,ademsde intentar que se realice de la manera ms cmoda posible. Capitulo 4. Descripcin del sistema de medidas 30 Captulo 4 Descripcin del equipo de medidas 4.1. Introduccin Enesteapartadovamosamostrarunsistemademedidasquepuedeserutilizado paralacaracterizacindelcanalradio.Enlasiguientefigurapodemosverlaestructura bsica del sistema que hemos utilizado nosotros para realizar nuestras medidas: Figura 4.1. Visin general del equipo de medidas Los diferentes elementos que podemos observar que existen en nuestro sistema son los siguientes: 1.Analizador de Redes ENA 2.Multipuerto 3.Antenas Receptoras 4.Antenas Transmisoras 5.Ordenador Porttil 6.Controlador 7.Conmutador 4.2. Descripcin de los elementos que forman el sistema A continuacin vamos a realizar una pequea descripcin de la funcin que realiza cada una de las partes de las que est compuesto nuestro sistema: -- Analizador de Redes ENA: Parte principal del sistema,ya que es el aparato encargado de generar la seal que iralcanaldeentradadelconmutador.Tambineselencargadodelarecepciny almacenamientodelassealesrecibidasporlasantenasreceptoras,lascualesestn conectadas a las entradas del multipuerto. La configuracin y la automatizacin del manejo Capitulo 4. Descripcin del sistema de medidas 31 de este aparato se realizan por medio de un ordenador porttil utilizando nuestro programa. Una imagen de la ventana del analizador de redes cuando se configura para un sistema de cuatro antenas transmisoras y cuatro antenas receptoras es el siguiente: Figura 4.2. Pantalla general del analizador de redes -- Multipuerto: Esteaparatosirveparaconmutarlassealesrecibidasporlasdiferentesantenas receptoras, las cuales estn conectadas a los puertos de este aparato, y las conduce hasta los puertos de entrada del analizador de redes. Figura 4.3. Analizador de redes ENA y el multipuerto Capitulo 4. Descripcin del sistema de medidas 32 -- Conmutador: Elconmutadoreselaparatoencargadodecomunicarlasalidadelaseal procedentedelanalizadorderedesconcadaunadelasantenassegnprocedaencada caso. La salida del conmutador que es utilizada en cada caso es elegida por el controlador. -- Controlador: Elcontroladoreselaparatoencargadodeindicaralconmutadorhaciaqueantena transmisoradebeirdirigidalasealdesalidadelanalizadorderedes.Elcontroladores manejadoporelordenadorporttilatravsdenuestroprograma.Lacomunicacindel controlador con un dispositivo exterior se hace por medio de su puerto GPIB, con lo cual necesitamos utilizar un aparato capaz de adaptar este puerto al puerto USB del ordenador. Figura 4.4. Conmutador y controlador -- Antenas transmisoras y receptoras: Comoesevidente,estosdispositivossonlosencargadosdetransformarlaseal elctrica en una seal electromagntica capaz de viajar por el canal radio y viceversa. Capitulo 4. Descripcin del sistema de medidas 33 Figura 4.5. Antenas -- Tarjetas de red inalmbricas WLAN o cable de red cruzado: Estosdispositivossonlosencargadosdehacerllegarlasrdenesprocedentesdel ordenador porttil al analizador de redes, ya sea por medio del canal radio (WLAN) o por medio de un cable de red cruzado. Figura 4.6. Tarjetas de red inalmbrica Capitulo 4. Descripcin del sistema de medidas 34 -- Ordenador porttil: Eselautnticocerebrodenuestrosistema,yaqueesdondeestinstaladoel software, con lo cual es el aparato encargado de decidir lo que tienen que hacer los dems dispositivos y que funcionen totalmente sincronizados. Figura 4.7. Ordenador porttil -- Otros dispositivos: Otrosdispositivosimportantesquepodemosencontrarennuestrosistemason: fuentes de alimentacin, cables y transiciones, amplificadores, 4.3. Explicacin de este sistema Como podemos observar en este sistema se utiliza un nico analizador de redes en lugardeutilizardoscomosehacaconelsistemaanterior.Nuestrosistemaaprovechala salida de seal del ENA, con lo cual no es necesario de un segundo analizador de redes que se encargue de realizar esta funcin. Utilizandounnicoanalizadorderedesparatransmitirypararecibirlaseal eliminamoselproblemadelasealdereferencia,yaquealserelmismoaparatola sincronizacin se realiza de forma interna. Solucionadoesteproblemaestamosendisposicindepoderrealizarmedidasen bandaancha,locualesdevitalimportanciateniendoencuentaquelamayoradelos sistemas actuales y futuros utilizan banda ancha en sus comunicaciones. El funcionamiento a nivel de aparatos de este sistema consiste en transmitir la seal procedentedelENAporunadelasantenastransmisoras(elcontroladorpormediodel conmutadorseencargadeseleccionarestaantena),mientrasqueserecibeportodaslas Capitulo 4. Descripcin del sistema de medidas 35 antenas receptoras al mismo tiempo. Posteriormente una vez que se ha conseguido toda la informacintildeestaantenatransmisoradejadetransmitirestaantenatransmisoray empieza la siguiente y as sucesivamente con todas. Un esquema de este funcionamiento lo podemos ver en el siguiente grfico: Figura 4.8. Diagrama de tiempos del sistema 4.4. Comparacin con el sistema anterior Lagran ventaja que posee este nuevo sistema con respecto al anteriorradica en la posibilidad de realizar medidas en banda ancha.Esto es debido a que al utilizar el mismo analizadorparatransmitirypararecibirnoesnecesarialautilizacindelosGPS,los cuales slo nos permitan realizar medidas en banda estrecha. Otra ventaja de este sistema se encuentra a la hora de trasladar el equipo, ya que al utilizar nicamente un analizador de redes, el peso que hay que transportar es menor. Peronotodoenestenuevosistemasonventajas,yaquenosencontramosconel inconvenientedetenerquedesplegaruncabledesdeelanalizadorderedeshastalas antenas transmisoras, con lo cual la parte del sistema que se encarga de transmitir y la parte del sistema que se encarga de recibir no estn totalmente independizadas. Capitulo 5. Descripcin del software de medidas 36 Captulo 5 Descripcin del software de medidas 5.1. Introduccin En el siguiente apartado vamos a explicar en profundidad cada una de las partes que formannuestroprogramaylasdiferentesopcionesquesepuedenutilizarencadaunade las ventanas que aparecen. 5.2. Instalaciones previas Paraquenuestroprogramafuncionecorrectamentedebemosinstalarpreviamente enelordenadoralgunosdriversfundamentalesparaqueelordenadorporttilpueda comunicarse con el resto de aparatos. Estos drivers son los siguientes: 5.2.1. Instalacin del controlador GPIB EnprimerlugardebemoscomprobarsiestninstaladaslasbibliotecasdeAgilent que nos proporcionan en el CD de instalacin. Para ello debemos mirar si aparece el icono IO en azul en la parte inferior derecha de la pantalla. Si aparece debemos comprobar que se tratadelaversinL.01.00osuperiorysiesasquieredecirquelasbibliotecasyaestn instaladas. En el caso de no aparecer debemos comprobar en el men Inicio, Programas de Windows XP si ya estn instaladas. En el caso de que no estn instaladas en primer lugar tenemos que asegurarnos que eldispositivonoestconectadoalordenador.AhorahayqueintroducirelCDde instalacinyesperaraqueseejecuteautomticamente(encasodenoejecutarse automticamentedebemosejecutarelarchivoSetup.exequeseencuentraenelCD). Debemos seguir las instrucciones de la pantalla para realizar una instalacin completa (Full Installation). Unavezquehemosinstaladolasbibliotecasyapodemosconectareldispositivo para su utilizacin [CoGPI]. 5.2.2. Instalacin de los drivers de las tarjetas de red inalmbricas (WLAN) -- Instalar controlador Paralainstalacindelcontroladordebemostenerencuentaqueenprincipiola tarjeta de red debe de estar desconectada del ordenador, en caso contrario la instalacin no se realizar con xito. Capitulo 5. Descripcin del software de medidas 37 En primer lugar debemos introducir el CD con el controlador que viene en la misma cajaquelatarjetadered.EsperamosaqueseinicieautomticamentelafuncinAutorun delCD.Encasodequenoseiniciedichafuncindebemosejecutarmanualmenteel archivo Setup.exe que se encuentra dentro del propio CD. En la pantalla que nos aparece debemos hacer click en Install driversy pulsar Next en las siguientes dos pantallas que nos aparecern. Despus debemos marcar la casilla no, IwillrestartmycomputerlaterypulsarelbotnFinish.Unavezhechoestodebemos apagar el ordenador. Conelordenadorapagadoescuandodebemosconectarlatarjetaderedal ordenador y entonces encenderlo. Unavezencendido,elordenadorteavisardequehaencontradounhardware nuevo y nosotros le indicaremos que lo instale de forma automtica. Es posible que durante lainstalacinaparezcaunmensajedicindonosquelainstalacinnopasalogotipode Windows, entonces debemos indicarle que contine con la instalacin de todas formas. Una vez que se ha realizado la instalacin se ejecutar automticamente la utilidad deconfiguracinD-LinkAirDWL-120+yeliconodelautilidadaparecerenlaparte inferior derecha de la pantalla del escritorio. Si este icono aparece en verde entonces quiere decirquelainstalacinhasidocorrectayquelatarjetasehaconectadoaunared inalmbrica. ParapoderutilizarlautilidadAirXpertypoderconfigurarnuestraredinalmbrica debemos hacer doble click en el icono de XP Networking, pinchar en Avanzado. Entonces desactivarlaopcinUsarWindowsparausarmireddetarjetainalmbricaypulsar Aceptar. En la utilidad de configuracin podemos ver y variar los siguientes parmetros: Status:MuestraladireccinMACdelpuntodeaccesoqueseencuentraasociadoconla tarjeta de red inalmbrica. SSID: Muestra el identificador de red, es decir, el nombre asignado a la red inalmbrica. TxRate:Tasadetransmisin.Pordefectoes11Mbps,aunquelosparmetrosTxRatelos determina automticamente la tarjeta de red en funcin a la distancia al punto de acceso. Channel: Muestra la informacin sobre el canal. Data Rate: Muestra grficamente las estadsticas de los datos transmitidos y recibidos. Link Quality / Signal Strength: Muestra el ancho de la seal inalmbrica para la conexin inalmbrica de la tarjeta de red al punto de acceso. Capitulo 5. Descripcin del software de medidas 38 -- Configurar la direccin IP: ParaconfigurarladireccinIPdebemospicarconelbotnderechodelratn encimadeliconoMissitiosdered,seleccionarpropiedadesyhacerdobleclicken conexiones de red. Entonces debemos picar en Internet Protocol (TCP/IP) y hacer click en propiedades. En el caso de tratarse de una direccin IP dinmica (se usa cuando se dispone de un servidorDHCPenlaredlocal),debemosmarcarObtenerunadireccinIP automticamente y Obtener una direccin del servidor DNS automticamente SiladireccinIPesestticadebemosmarcarUsarlasiguientedireccinIPy ponerunadireccindelmismorangoqueelrouteroelpuntodeaccesoinalmbrico [CoWLA]. 5.3. Puesta en marcha del programa Unavezquehemosrealizadotodaslasinstalacionesdelosdriversytodoslos equiposestncorrectamenteconectadosestamosendisposicindeejecutarnuestro programa. La puesta en marcha del programa es muy sencillo, simplemente hay que hacer dobleclickenelarchivoejecutableejecutar.exe.Unavezejecutadoelarchivonos aparecerlaventanadepresentacindelprogramayestaremosendisposicinutilizar nuestro software. 5.4. Descripcin y funcionamiento de las diferentes partes del programa Esta seccin una de las partes ms importantes del informe del proyecto, ya que en ella es donde se va a desarrollar la descripcin y modo de funcionamiento de cada una de las partes de las que est compuesto nuestro programa de medidas. 5.4.1. Ventana de presentacin Una vez que se inicia el programa la primera ventana que nos aparece es la ventana de presentacin, en ella podemos ver el ttulo del programa y versin, el nombre del autor y el ao de creacin del proyecto. Para iniciar el programa y entrar en la ventana principal demedidasdebemosdeapretarelbotnContinuar,mientrasquesiloquedeseamoses acceder a esta ayuda debemos de apretar el botn Ayuda. A continuacin mostramos una imagen de la ventana de presentacin: Capitulo 5. Descripcin del software de medidas 39 1 2 34 67 8 10 11 12 13 9 5 Figura 5.1. Ventana de presentacin 5.4.2. Ventana principal de medidas Estaventanaeslaparteprincipaldelprograma,yaqueesenelladondese encuentranlasprincipalesopcionesdelprograma,talescomoelcomienzodemedidaso indicar el nmero de repeticiones. A continuacin mostramos la figura de la ventana principal de nuestro programa: Figura 5.2. Ventana principal de medidas Ahoravamosarealizarunadescripcindecadaunadelaspartesdelasqueest compuesto este programa: Capitulo 5. Descripcin del software de medidas 40 1. Direccin IP ENA: EnestesitioseindicaladireccinIPdelanalizadorderedesENAqueestamos utilizando en nuestro sistema de medidas. 2. Direccin GPIB: Aqu se indica la direccin del GPIB que est conectado al controlador, el cual que maneja al conmutador. 3. Configurar: Estebotnnosllevahacialaventanadeconfiguracin,lacuallaveremoscon detenimiento en el siguiente apartado. 4. Empezar la medida desde: Este botn sirve para indicar el nmero asociado a la medida que vamos a realizar a continuacin. Esto es muy til a la hora de realizar medidas, ya que si por algn imprevisto una de las medidas realizadas debe de ser descartada (por ejemplo presencia de viandantes alahoraderealizarlamedida),tenemoslaposibilidaddesobrescribirestamediday volverla a realizar indicando al contador de medidas el nmero por el cual debe seguir. 5. Directorio destino de los datos: Aquseindicaeldirectoriodestinodondesedepositarnlosdatosdelas medicionesrealizadas.Enelcasodequeestedirectorionoexistiesedebemosmarcarla casillaCreardirectorioparaquesecreedichodirectorio,encasocontrarioseproducir unerrorylosdatosnoseguardarnenelsitiocorrecto.Sinoindicsemosdirectorio alguno los datos sern almacenados por defecto en la unidad USER (D:) del analizador de redes. 6. Nmero de repeticiones: Enesterecuadroseindicaelnmeroderepeticionesdelasmedidasqdeseamos que se realicen una vez que se inicia la rutina de medidas. Esto tambin es muy til ya que sirveparaautomatizarelprocesodemedidassintenerqueestarpresenteenelmomento que se comenzar todas las medidas. 7. Tiempo de espera entre repeticiones: Si deseamos que entre el final de unas medidas y el comienzo de otras transcurra un tiempo determinado, lo debemos de indicar aqu. 8. Rutina de medidas: Botn principal del programa, ya que es el encargado de indicar el comienzo de las medidas del programa. Capitulo 5. Descripcin del software de medidas 41 9. Auto Scale: Este botn sirve para realizar un escalado automtico de las medidas que aparecen en la pantalla del analizador de redesuna vez realizadas las medidas. 10. Preset: Estebotnsirveparainicializarlaconfiguracinqueaparecepordefectoenel analizador de redes cuando se inicia al conectarlo. 11. Medida nmero: Nosindicaelnmerodelcontadordemedidasasociadoalamedidaqueseest realizando en ese momento. Es muy til ya que podemos controlar el correcto orden de las medidas que se estn realizando en ese preciso momento, y en caso de no ser el correcto o dequerermodificarloporalgunaraznpodemosutilizarlaopcinEmpezarlamedida desde. 12. Consola: Estaesunadelaspartesmsimportantesdelprograma,yaqueenellapodemos controlar la mayora de las acciones que se realizan: comienzo de mediciones, finalizacin de las mediciones, cambios en la configuracin 13. Limpiar consola: Este botn sirve para limpiar la consola y ponerla en blanco. Esto es til cuando se han realizado muchas acciones con el programa y deseamos ver en la pantalla las acciones que se realizan en el momento sin tener que desplazar la barra lateral de la consola. 5.4.3. Ventana de configuracin Esta ventana aparece cuando pulsamos el botn Configurar de la ventana principal de medidas. La apariencia de esta ventana la podemos ver en la siguiente figura: Figura 5.3.Ventana de configuracin Capitulo 5. Descripcin del software de medidas 42 6 7 8 10 1 2 3 4 5 9 Comopodemosobservarenlafigura5.3enestaventanatenemostresopcionesa elegir:Cambiarconfiguracin,CargarconfiguracinyGuardarconfiguracin. AdemsdelbotnAtrsquesirveparavolveralaventanaprincipaldemedidassin realizar ningn cambio en la configuracin. Cada uno de los tres botones principales de esta ventana, propicia que se abra otra nueva,enlacualsepuedenrealizarlasaccionesindicadas.Acontinuacinvemosuna descripcin de lo que ocurre cuando apretamos cada uno de estos botones. 5.4.3.1. Cambiar configuracin Esta es una de las principales ventanas de nuestro programa, en ella podemos elegir manualmentelaconfiguracinquedeseamos.Enlasiguientefigurapodemosveresta ventana: Figura 5.4.Ventana de cambio de configuracin Acontinuacinvamosahacerunadescripcindecadaunadelaspartesdeesta ventana: 1 y 2. Antenas Tx y Antenas Rx: En estos huecos se introducen el nmero de antenas transmisorasy receptoras que sevanautilizar.Elprogramaindicaautomticamentealanalizadorderedescualesla configuracin ms eficiente que debe utilizar si se utiliza el nmero de antenas que hemos indicado. En el caso de que el nmero de antenas que indiquemos est fuera del rango que el analizador de redes es capaz de soportar no se producir ninguna configuraciny en la consola de la pantalla principal saldr el mensaje: Configuracin no vlida. Capitulo 5. Descripcin del software de medidas 43 3 y 4. Frecuencia inicial y frecuencia final: Aqu se indica el rango de frecuencias que se van a utilizar a la hora de realizar las medidas,esdecir,seindicalafrecuenciainicialylafrecuenciafinal.Elspanlocalcula automticamente el ENA restando la frecuencia final a la frecuencia inicial. 5. Nmero de puntos: Se indica el nmero de puntos que va a utilizar el analizador de redes a la hora de hacer las medidas. 6. IFBW: Indica la frecuencia intermedia que se va a utilizar en las mediciones. 7. Average: Indica el average que se va a utilizar, es decir, indica el nmero de medidas que se van a tomar para hacer un promedio de todas ellas. En el caso de que el valor del average sea 0 se desactiva automticamente la opcin average del analizador de redes. 8. Formato Seindicaqueformatosevaautilizaralahoradeconfigurarelaparato.Los posibles formatos q se pueden utilizar son los siguientes: 1 - Log Mag 2 Phase 3 - Group Delay 4 - Smith (Lin) 5 - Smith (Log) 6 - Smith (Re/Im) 7 - Smith (R+jX) 8 - Smith (G+jB) 9 - Polar (Lin) 10 - Polar (Log) 11 - Polar (Re/Im) 12 - Lin Mag 13 SWR 14 Real 15 Imaginary 16 - Expand Phase 9. Aceptar: Confirmalaconfiguracinquehemoselegidoylemandalasinstrucciones necesarias al ENA para que se configure correctamente. Capitulo 5. Descripcin del software de medidas 44 10. Atrs: Vuelvealaventanadeconfiguracinsinrealizarningncambioenla configuracin. 5.4.3.2 Cargar configuracin Estaventanaseutilizaparacargarunaconfiguracinqueanteriormentehayasido guardada. La ventana que nos aparece es la siguiente: Figura 5.5. Ventana de cargar configuracin El funcionamiento de esta parte del programa es muy sencillo, ya que simplemente hay introducir el nombre con el que hayamos guardado la configuraciny posteriormente darleaAceptar.Enelcasodequenohayaningunaconfiguracinguardadaconese nombre se producir un error. Si le damos al botn Atrs el programa volver a la ventana de configuracin. 5.4.3.3. Guardar configuracin Esta opcin sirve paraguardar laconfiguracinque se est utilizando actualmente parapoderutilizarlaenotromomentoconlaopcincargarconfiguracin.Laventanade cargar configuracin es la siguiente: Capitulo 5. Descripcin del software de medidas 45 Figura 5.6. Ventana de guardar configuracin Elfuncionamientodeestapartedelprogramatambinesbastantesencillo,enel espaciodearribaseponeelnombredeldirectoriodondesequiereguardarla configuracin,marcandolacasillaCreardirectorioenelcasodequenoexista,yel nombre que le queremos poner a la configuracin en el espacio de abajo. Si no marcamos lacasillaCreardirectorioyestenoexisteseproducirunerroryelarchivode configuracinnoseguardarenelsitiocorrecto.Sinoseindicaningndirectorioel archivo se guardar por defecto en la unidad USER (D:) del analizador de redes. Dndole albotnAceptarseguardarlaconfiguracindondehemosindicadoysiledamosa Atrs se volver a la ventana de configuracin sin guardar la configuracin. 5.5. Ayuda Con el objetivo de hacer ms fcil el uso de nuestro software y permitir una rpida familiarizacin con el programa para personas que entran en contacto con este software por primera vez se decidi crear unaayuda que fuese fcil de manejary que explicase paso a paso el correcto funcionamiento de todo el programa y la adecuada manera de realizar las medidas. DichaayudafuecreadaconelprogramaHTMLHelpWorkshop,yaquenos permita crear una ayuda con un formato intuitivo y fcil de manejar. ParaejecutarlaayudadebemosapretarelbotnAyudadelaventanade presentacin o bien haciendo doble click en el archivo de ayuda ayudaMIMO. En la siguiente figura podemos ver una imagen del programa de ayuda: Capitulo 5. Descripcin del software de medidas 46 Figura 5.7. Ventana de ayuda del programa 5.6. Mejoras respecto al software anterior Esteapartadovamosaenumeraralgunasdelasmejorasqueposeeelnuevo software respecto al software anterior: oUnadelasprincipalesdiferenciasquenosencontramosentreambosprogramas reside en la forma que tienen ambos en determinar la finalizacin de la toma de una medida determinada. Con el anterior programa se utilizaba un timer con un tiempo fijoparatodaslasmedidasyseconsiderabaquelamedidahabasidorealizada cuandoexpirabadichotiempo.Elsoftwareactualmantieneunacomunicacin bidireccionalconelanalizadorderedesENA,locuallepermitequeelpropio aparato nos avise que la medida ya ha sido realizada y que por tanto est listo para realizar otra medida en el momento que lo deseemos. oDebidoalamejoraanteriormentenombrada,eltiempoencargadoalahorade realizarlasmedidasesmuchomenor,yaquesolamenteseutilizaeltiempo necesariopararealizarlamedida,mientrasqueconelprogramaanteriorpara realizar la siguiente medida haca falta que expirase en contador para poder seguir con la siguiente. oAdemsdehacermseficienteeltiempodemedidasdebidoalcambioalquese hacereferenciaenelprimerpunto,tambinsehizouncambioenlamanerade tomarlasmedidasyguardarlosdatos.Anteriormenteparatomarunaseriede medidaselprogramaponaenmodocontinuuos(tomandomedidas)lasventanas correspondientes a un mismo transmisor, posteriormente esperaba un tiempo fijo a queelanalizadorderedestomaselasmedidas;unavezesperadoesetiempose Capitulo 5. Descripcin del software de medidas 47 ponanesasventanasenestadohold(enespera),entonceselprogramava seleccionandolasventanasunaaunaygrabandolosdatos,tambinesperandoun tiempo fijo determinado a la hora de guardar los datos para que se realice de modo correcto; una vez hecho esto se pasaba con la siguiente transmisor y de esta manera hastaqueterminasecontodos.ComopodemosverelENAtenaqueir constantementecambiando del estado de medicin al deguardar los datos, lo cual hacaanmsineficienteelanteriorsoftware.Sinembargoelprogramaactualha cambiadoestaformademedirparahacerladeunamaneramuchomseficiente. Esta manera consiste en poner en continuous todas las ventanas que correspondan a una misma antena transmisora, entonces se espera a que el analizador de redes nos informe que la medida se ha realizado y entonces estas ventanas se ponen a hold y se pasa a las ventanas que corresponde a la siguiente antena transmisora y se ponen encontinuous.Estaoperacinserepitecontodaslasantenastransmisorasy despuselprogramavadeventanaenventanagrabandolosdatosquesehayan obtenido,esperandoeltiempoentregrabacinygrabacinnecesarioyaqueesel propio analizador de redes el que nos informa que los datos han sido correctamente guardados.EstecambiopropiciaqueelENAslotengaqueponerseenestadode grabarunavezsintenerqueircambiandoconstantementedeestadodemedira grabar lo que propiciaba que se desperdiciase mucho tiempo. oParapoderentenderdemaneraprcticaloimportantedeestamejoravamosa mostrarelsiguienteejemplo:Sehautilizadounsistemaconcuatroantenas transmisoras y cuatro antenas receptoras, con una frecuencia inicial de 850 MHz y unafrecuenciafinalde950MHz,unafrecuenciaintermediade3KHzyseusan 512 puntos para las medidas. Usando el programa anterior para hacer una serie de medidas se tarde unos 30 segundos en hacerse, mientras que con el programa actual el tiempo que necesitamos no llega a 10 segundos, lo que quiere decir que se tarda tres veces menos en realizar una serie de medias, y teniendo en cuenta que en una campaademedidasenunasolatardeserealizancientosdeestasseriesde medidas, este tiempo se puede considerar totalmente crtico. oUna utilidad importantsima que tiene utilizar una comunicacin bidireccional con elanalizadorderedes,apartedelaoptimizacindelavelocidaddelatomade medidas, es el de la fiabilidad. Esto se debe a que como en el programa anterior se utilizaba un tiempo fijo para esperar que el programa tomase la medida de manera correcta,siestetiempodeesperanoloelegamosdemaneracorrectaynoera suficienteparaquesetomasedeltodolamedida,losdatosqueobtendramosno seranloscorrectos.Deigualmanerasialahoradealmacenarlosdatosque estamosmidiendonoseeligeeltiempoadecuadolosdatostampocoseguardarn de manera correcta. Con nuestro programa actual este problema no existe, ya que es elpropioENAelquenosinformaquelamedidasehaterminadodehacerde maneracorrectacon lo cual no existe el riesgo de parar la medida antesde que se realice de manera satisfactoria. Lo mismo ocurre a la hora de guardar los datos. oUnalimitacinfundamentalqueposeaelotroprogramayquehemosdescritoun unodelosapartadosanterioreseselhechodequesiponamosundeterminado nmero de puntos o una frecuencia intermedia determinada, entre otros parmetros, eltiempodeesperanecesariopararealizardemaneracorrectaunamedidapoda variar,conlocualhabaqueircambiandoestetiempodeesperaparaquese realizasedemaneracorrecta,conlaimprecisinyperdidadetiempoquesupona Capitulo 5. Descripcin del software de medidas 48 esto.Esteproblemayanoexisteconelnuevosoftwareyaque,graciasala comunicacin bidireccional, siempre espera el tiempo necesario. oOtracualidadmuyimportantequetieneelnuevosoftwareydelaquecarecael anteriorprogramaesqueelprogramaestpreparadoparapodertrabajarconun nmero variable de antenas transmisoras y receptoras. Mientras que con el anterior programasolamentepodamostrabajarutilizandocuatroantenasenrecepciny cuatroantenasentransmisin,locualresultabaunagranlimitacinyaqueno podamostrabajarconotronmerodeantenas,conelprogramaactualpodemos trabajar con el nmero de antenas que deseemos (siempre que est dentro del rango que soporta elanalizador de redes),e incluso configurael ENA de la manera ms eficienteparapodertrabajarconestenmerodeantenas.Estoesmuyimportante yaqueabrelaposibilidaddepoderrealizardiferentesestudioscondiferente nmerodeantenasparapodercomprobarcualesladistribucinmseficiente dependiendo del entorno en el que nos encontremosy de la aplicacin para la que se est estudiando utilizar esta tcnica. oOtraaplicacinmuyimportantequeposeeestenuevosoftwareconsisteenla posibilidadderealizarunaconfiguracindelanalizadorderedesentiempode ejecucin,esdecir,mientrasqueconelanteriorprogramasolamentepodamos cambiar los parmetros de la configuracin antes de ejecutar el programa variando losparmetrosdelahojaExcel,ocambindolosmanualmentedesdeelpanel frontaldelanalizadorderedes,connuestroprogramapodemosrealizartodaslas configuraciones que deseemos desde el propio programa sin la necesidad de cerrar elprogramanideutilizarelpaneldelanalizadorderedes(solamentealahorade realizarlacalibracin).Estoesmuytilyaqueahorramoseltiempodetenerque cerraralprogramayvolverloaabrircadavezquedeseemoscambiarcualquier configuracin. oUna de las variacionesms importantes que sehan realizado al programa consiste enhabertrasladadoelprogramadeleditordeVisualBasic,queincorporael programaMicrosoftExcel,alprogramaMicrosoftVisualBasic6.0.Parapoder realizar este cambio tuvimos que realizar gran variedad de cambios en el programa paraquedichoprogramafuesetotalmenteindependientedelahojadeclculode Excel,conlocualtambinconseguimosquedurantelaejecucindenuestro programa pudisemos hacer todos los cambios necesarios sin la necesidad de tener que cerrar y reiniciar el programa. oEstetrasladoprodujograndesventajas,comoporejemplolautilizacindeun entorno mucho ms cmodo y potente que el que nos encontrbamos en el editor de VisualBasicdelExcel.Peroelmayorbeneficioqueencontramosalutilizarel programaMicrosoftVisualBasic6.0consistienquegraciasalpudimoscrear una aplicacin independiente de nuestro programa (un archivo ejecutable *.exe), lo cual es un avance muy importante en relacin con el software anterior. Un ejemplo muy importante de esto radica en que ya no es necesario la utilizacin del Excel ni lainstalacindeningnotroprograma(salvolosdriversdeloscontroladoresque en cualquier caso son fundamentales). oUnodelosprincipalesinconvenientesdelanteriorprogramaradicabaenelhecho de que los datos que guardbamos de las medidas se guardaban todas en la unidad Capitulo 5. Descripcin del software de medidas 49 USER(D:)delanalizadorderedes,sinposibilidaddeelegirantesderealizarlas medidaseldirectoriodestino.Estoresultabamuyincmodoyaquetenamosque crearmanualmentedesdeloscontrolesdelENAeldirectoriodestinoque desesemos y una vez hechas las medidas y los archivos guardados en el directorio razdelaunidadD:delENAtransportarlosmanualmentehastadichodirectorio. Adems de la incomodidady consiguiente prdida de tiempo poda ocurrir el caso dequesinoguardsemoslosdatosobtenidosenotrodirectoriopodramos accidentalmentesobrescribirlosdatosanterioresconnuevosdatos,conlocual perderamos datos y tendramos que volver a repetirlos. oOtranuevaeimportanteutilidadquellevaelnuevosoftwareradicaenla posibilidaddeelegirelnmerodevecesquequeremosqueserepitaelciclode medidas.Anteriormentetenamosqueindicarqueempezaseamedircadavezque terminase un ciclo de medidas, mientras que ahora podemos seleccionar el nmero que queremos que se repitan. Esto es til cuando necesitamos tomar varias medidas desde una misma posicin,ya que simplemente tenemos que indicar el nmero de repeticionesy darle a botn RUTINA DE MEDIDAS, con el consiguiente ahorro de tiempo. oOtraimportantecualidadqueposeenuestroprogramaeslaposibilidaddeindicar untiempodeterminadodeesperaquedebetranscurrirentrelafinalizacindeun ciclodemedidasyelcomienzodelasiguiente.Lautilidaddeestafuncinradica en la posibilidad de poder realizar campaas de medidas que requieren tomar datos endiferentesintervalosdetiempo.Porejemplo,sideseamostomarmedidasalo largodeundayqueremosencontrarlasdiferenciasqueseproducenenelcanal radioalolargodelda,podramosindicaralprogramaquerealizaseunciclode medidas cada hora. oCon el programa anterior si al realizar una tomade medidas una deestasmedidas resultabaerrneaporalgunacircunstancia,notendramosposibilidadderealizar unamedidacorrectaquesobrescribieraalaerrneaeindicaralcontadorde medidaspordondetendraquevolveraempezaramedir.Otracircunstancia parecidaseproducirasiporalgunaraznsecerraseelprogramademanera accidental,alreiniciarelprogramaelcontadordemedidasempezarasiemprea contar desde uno. Este problema acarreara la necesidad de guardar las medidas que ya se hayan realizado y renombrar las medidas que realicen a continuacin para que lasecuenciadeambasseacorrecta,locualcomopodemosobservarconllevaba mucho trabajo y mucha prdida de tiempo de manera innecesaria. Sin embargo con el nuevo programa de medidas ya no existe este problema, ya que, ya sea por tomar unamedidademaneraincorrecta,poruncierreaccidentaldelprogramaopor cualquier otra circunstancia, siempre podemos indicar al programa de medidas que vareencontadordemedidasparaquelassiguientesmedidasserealicenconel nmero de secuencia deseado. Y todo esto lo podemos realizar sin la necesidad de tener que cerrar el programa y volverlo a abrir. oOtranuevafuncinqueposeenuestroprogramaesladepoderguardarla configuracinactual.Estopuedesermuytilsiporalgunaraznnopodemos seguirrealizandomedidasenesemomentoperoenotraocasinqueremos continuarrealizandodichasmedidasconlamismaconfiguracinqueestamos utilizandoenestosmomentos,tenemoslaposibilidaddepoderguardarla Capitulo 5. Descripcin del software de medidas 50 configuracin actual en un directorio que indiquemos (si no existiese es importante queledigamosalprogramaquecreedichodirectorioparaquenoseproduzca ningnerroralahoradeguardar),paraqueenotraocasinpodercargardicha configuracinenelanalizadorderedesparaquesepuedavolveraproseguircon lasmedidas(esimportanteindicarqueaunquesecargueunaconfiguracines fundamental realizar otra vez la calibracin para que las medidas que tomemos sean correctas).Tantolaaccindeguardarconfiguracincomoladecargar configuracinserealizandesdeelpropioprogramaentiempodeejecucin,es decir, sin necesidad de tener que cerrar y volver a abrir el programa. oEn este programa se ha reformado completamente el entorno grfico utilizado en la anteriorversindelprograma.Ademsdedisponerdemuchasmsutilidadesy opciones de las que no dispona la anterior versin, dispone de una consola con la que muy sencillo e intuitivo seguir el curso de la toma de medidasya que te avisa del comienzo de la toma de medidas, de la repeticin que se est realizando en ese momentoydelafinalizacindedichasmedidas,ascomodeindicarsiseha producidoalgncambioenlaconfiguracinosilaconfiguracinindicadaes errnea, entre otras funciones. Adems tambin dispone de un visualizador que nos indica en todo momento del valor del contador de medidas, de esta manera siempre podemos saber si el valor de dicho contador es el adecuado y si no lo es proceder a cambiar dicho valor. oLaltimagrannovedadquevamossealarquenoexistaenelanteriorprograma eslaexistenciadeunbotndeayudaquenosmuestraunmenconlaayuda necesaria para poder manejar el programa de manera correcta. Dicha ayuda es muy importante,sobretodocuandonoseestfamiliarizadotodavaconelsoftwarede medidas. Capitulo 6. Campaas de medidas 51 Captulo 6 Campaas de medidas 6.1. Metodologa para realizar una medida Enesteapartadovamosadescribirlospasosnecesariospararealizarunamedida correctamente. Paso 1 Serevisaquetodoslosdispositivosestnconectadoscorrectamenteyquelos drivers necesarios estn correctamente instalados. Paso 2 SeconfiguraelENAdelamaneraquedeseemos.Paraelloexistentres posibilidades: -- Primera posibilidad: Realizar una configuracin manualmente desde el analizador de redes utilizando los mandos que se encuentran en su frontal. -- Segunda posibilidad: Realizar una configuracin desde nuestro programa a travs de la ventana Cambiar configuracin. -- Tercera posibilidad: Cargarunaconfiguracinquehayasidoguardadaanteriormente.Estosepuede hacer manualmente desde los comandos del panel frontal del analizador de redes o a travs de nuestro software en la ventana Cargar configuracin. Paso 3 Serealizalacalibracindecadaunodeloscables.Estaesunadelaspartesms delicadas a la hora de realizar una medida. Se realiza de manera manual y la forma correcta de hacerlo lo veremos con detenimiento en el siguiente apartado. Paso 4 Se especifican las caractersticas generales de la medicin (numero de repeticiones, directoriodestino,)queseencuentranenlaventanaprincipaldemedidasdenuestro programa. Capitulo 6. Campaas de medidas 52 Paso 5 Finalmente se aprieta el botn RUTINA DE MEDIDAS de la ventana principal y las medidas empezarn a realizarse. En el siguiente esquema podemos ver de forma grfica estos pasos: Figura 6.1. Esquema de la realizacin de una campaa de medidas 6.1.1 Calibracin Como hemos dicho anteriormente la calibracin es una de las partes ms delicadas a la hora de realizar las medidas, con lo cual hay que realizarla con mucho cuidado. Capitulo 6. Campaas de medidas 53 Pararealizarunacalibracin,enprimerlugarhayqueactivarunadelasventanas del analizador de redes y poner el estado del trigger de esa ventana en continuos, es decir, en el estado pararecibirdatos, mientras que las otras ventanas deben de estar en hold, es decir,sinrealizarningunaaccin.Entonceshayqueconectarelcablequevahaciala antena transmisora, a la que pertenece esa ventana, con cada una de las antenas receptoras (de una en una). Con cada una de estas conexiones debemos utilizar las siguientes opciones delanalizadorderedes:Calibrate,despusaCalibratethruyfinalmenteadone.Y pasamos a la siguiente combinacin. Unavezhemoshechotodaslascombinacionesdebemoscomprobarsila calibracin es correcta. Para ello debemos medir el nivel de ruido que se obtiene y con ello ver que umbral es el adecuado para comprobar si las medidas que estamos realizando van a ser correctas o no. 6.2 Algunos ejemplos de utilizacin del programa En este apartado vamos a mostrar algunos ejemplos representativos de la utilizacin de nuestro programa. Con estos ejemplos esperamos que queden claras las posibilidades de este software y la utilidad prctica que tiene en un sistema de medidas. Enprimerlugarmostraremosunejemplodecmorealizarunaconfiguracinde nuestrosistemautilizandonuestrosoftware,despusmostraremoscomoserealizauna medicin de banda ancha y el procedimiento que hay que seguir para realizarlo de manera correcta,pasoapaso.Posteriormentemostraremosunejemplodecmoguardaruna configuracin determinada y otro ejemplo de cmo cargar dicha configuracin. 6.2.1 Ejemplo 1. Como configurar el sistema Enesteprimerejemplovamosamostrarcomoconfigurarelanalizadorderedes utilizando nuestro programa de medidas. La configuracin que deseamos que tenga nuestro sistema es la siguiente: Frecuencia inicial: 2.35 MHz Frecuencia Final: 2.55 MHz Nmero de puntos: 512 puntos IFBW: 3 KHz Nmero de antenas transmisoras: 4 Nmero de antenas receptoras: 4 Average: 0 Formato: Polar linear Algofundamentalparaquefuncioneelprogramadeformaadecuadaesquela comunicacinentreelordenadorporttilconelanalizadorderedesyelcontroladorse haga de manera correcta. Para ello hay que conocer la direccin IP del ENA, ya sea la que comunica con la tarjeta de red inalmbrica, en el caso de que utilicemos una comunicacin inalmbrica, o en de la tarjeta de red, en caso de utilizar un cable cruzado. En este ejemplo utilizaremosuncablecruzado,yladireccinIPquehemosutilizadoes15.1.201.236. TambinesimprescindibleconocerladireccindelcontroladorGPIBparaquesepueda realizar la comunicacin con xito, en nuestro ejemplo esta direccin es 28. Capitulo 6. Campaas de medidas 54 EnprimerlugaresconvenienterealizarunresetalENAparaquevuelvala configuracin inicial que tiene cuando se inicia el equipo. Una vez que hemos iniciado el programa debemos darle al botn continuar para pasar a la ventana principal de medidas. Para realizar el reset hay que darle al botn Preset de la ventana principal de medidas tal como vemos en la siguiente figura: Figura 6.2. Botn preset Unavezreseteadoslosparmetrosdelanalizadorderedesprocederemosala configuracin del mismo con los parmetros indicados anteriormente. En primer lugar debemos acceder a la ventana de configuracin, para ello debemos presionar el botn Configurar de la ventana principal de medidas, tal y como podemos ver en la siguiente figura: Figura 6.3. Botn configurar Capitulo 6. Campaas de medidas 55 Conestaaccinllegaremosalaventanadeconfiguracin.Parapoderrealizaruna configuracinconlosparmetrosdeseadosdebemosiralaventanadecambiode configuracin.ParallegaralldebemosdarlealbotnCambiarconfiguracinquese encuentra en encuentra en la ventana de configuracin, tal y como vemos en la figura: Figura 6.4. Cambiar configuracin Esto nos llevar a la ventana de cambio de configuracin, en donde pondremos los parmetros requeridos, tal y como vemos en la siguiente figura: Figura 6.5. Introducimos los parmetros que deseamos Unavezintroducidoslosparmetros,paraqueseprocedaalaconfiguracindel analizador de redes tenemos que confirmar estos parmetros dndole al botn Aceptar, tal y como vemos en la siguiente figura: Capitulo 6. Campaas de medidas 56 Figura 6.6. Confirmamos la configuracin Sihemosrealizadotodoslospasosdemaneracorrectaylacomunicacinconel analizador de redes est bien establecida, el ENA se configurar con los parmetros que le hemos indicado y en su pantalla aparecer la siguiente imagen: Figura 6.7. Imagen del analizador de redes Silaconfiguracinhasidocorrectaelprogramavolveralaventanaprincipalde medidasyenlaconsolanosaparecerlaconfirmacindequelaconfiguracinseha realizado de manera correcta. Capitulo 6. Campaas de medidas 57 Despus deeste pasoes importante recordar queposteriormente acadacambio de configuracinocadavezqueseconectaunnuevocableoantenadebemosdevolvera calibrar el aparato, en caso contrario nos arriesgamos a que las medidas obtenidas no sean correctas. 6.2.2 Ejemplo 2. Como iniciar un ciclo de medidas Unavezqueelanalizadorderedesestconfiguradoconlosparmetrosque deseamos,elsiguientepasoimportanteeseldeestablecerlascondicionesdemedidaque va a utilizar el programa para realizar el ciclo de medidas. En este ejemplo vamos a utilizar la configuracin realizada en el apartado anterior. Las condiciones de medida que vamos a utilizar son las siguientes: Nmero de repeticiones: 5 Tiempo de espera entre repeticiones: 120 segundos Directorio destino de los datos: Ejemplo2 Estosparmetrosdebenserintroducidosenlaventanaprincipaldemedidas,taly como podemos ver en la siguiente figura: Figura 6.8. Introduccin de las condiciones de medida Es importante recordar que si el directorio destino que hemos indicado no existiese debemosmarcarlacasillaCreareldirectorio,encasocontrarioseproducirunerrory los datos no se guardarn en el sitio correcto. Figura 6.9. El directorio no existe Capitulo 6. Campaas de medidas 58 Hayquetenerencuentatambinqueesenestaventanaprincipaldondehayque introducir la direccin IP del ENA y la direccin del puerto GPIB. Ahorayaesttodolistoparaempezararealizarlosciclosdemedidas.Paraellos solamentehayquepresionarelbotnRUTINADEMEDIDAS,talycomovemosenla siguiente figura: Figura 6.10. Iniciar los ciclos de medidas Unavezqueseinicieelciclodemedidasenlaconsolaaparecerunmensaje anunciando el comienzo de cada uno de los ciclos de medidas: Figura 6.11. Comenzando la medida nmero 1 Capitulo 6. Campaas de medidas 59 Una vez que las medidas hayan finalizado, la consola nos avisar de esta situacin: Figura 6.12. Fin del ciclo de medidas Unavezqueyasehanterminadolasmedicionespodemoscomprobarenel analizadorderedescomolosdatosobtenidosdelasmedicionessehanguardadoenel directorio indicado. 6.2.3 Ejemplo 3. Como guardar una configuracin En muchas ocasiones es importante guardar la configuracin que se este utilizando en un archivo aparte para poder volver a utilizarla en otra ocasin. En este ejemplo vamos amostrarpasoapasocomoseguardaunaconfiguracindemaneracorrectautilizando nuestro software de medidas. La configuracin que queramos guardar debe de estar usndose en ese momento en el analizador de redes. En primer lugar tenemos que acceder a la ventana de configuracin, para ello debemos de presionar el botn Configurar que aparece en la ventana principal de medidas: Figura 6.13. Botn configurar Capitulo 6. Campaas de medidas 60 Unavezenlaventanadeconfiguracintenemosqueaccederalaventanade guardar configuracin, para ello debemos presionar al botn Guardar configuracin que aparece en esta ventana: Figura 6.14. Botn Guardar configuracin Una vez estemos en la ventana de guardar configuracin tenemos que especificar el nombre del directorio destino donde queramos que se guarde el archivo de configuracin y elnombrequequeramosponerleadichoarchivo.Enesteejemplohemoselegidoun directorio de nombre configuracin y un archivo de configuracin de nombre ejemplo3, tal como vemos en la figura: Figura 6.15. Guardar configuracin Capitulo 6. Campaas de medidas 61 Hayquetenerencuentaquesinoexistieseundirectorioconesenombre deberamosmarcarlacasillaCreardirectorioparaquesecreedichodirectorioynose produzcan errores. Figura 6.16. Crear directorio Paraconfirmarquedeseamosguardarestaconfiguracintenemosquedarleal botn Aceptar. Figura 6.17. Confirmamos guardar la configuracin Una vez que la configuracin se ha guardado con xito nos aparecer un mensaje en la consola confirmndolo. 6.2.4 Ejemplo 4. Como cargar una configuracin Tanimportantecomoguardarunaconfiguracinespodercargardicha configuracinposteriormente.Enesteejemploveremospasoapasocomocargardicha configuracin. Enprimerlugartenemosqueaccederalaventanadeconfiguracin.Estolo haremos de la misma manera que en el apartado anterior. UnavezestemosenestaventanadebemospresionarelbotnCargar configuracin como podemos ver en la figura: Capitulo 6. Campaas de medidas 62 Figura 6.18. Botn Cargar configuracin Una vez que estamos en la ventana decargar configuracin, tenemos que poner la rutayelnombredelarchivoquequeremoscargar,enestecasocargaremoselarchivode configuracinguardadoenelapartadoanterior,yledaremosalbotnAceptarpara confirmarlo. Figura 6.19. Confirmar Cargar configuracin Una vez que la configuracin se haya cargado en la consola de la ventana principal de medidas nos aparecer un mensaje confirmndonos que la configuracin se ha cargado con xito. 6.2.5. Ejemplo prctico Parapodercomprobarelcorrectofuncionamientodenuestroprogramadecidimos realizar una prueba prctica en un terreno real. De esta manera podramos obtener los datos que caracterizan el canal radio del entorno donde hemos realizado la prueba. Dicha prueba fueunapartedelosdosproyectosfindecarrera[ProGZ][ProGF]quehanutilizadoeste software para realizar sus campaas de medidas de manera satisfactoria. Capitulo 6. Campaas de medidas 63 El sitio elegido para realizar estas mediciones fue el tnel que se encuentra junto al antiguoHospitaldeMarina,queporsuscaractersticasresultadegranimportanciala medicin de sus parmetros radioelctricos. En el siguiente dibujo mostramos un pequeo esquema de la estructura de dicho tnel: Figura 6.20. Estructura del tnel Para realizar este ejemplo procedimos de la misma manera que hemos indicado a lo largo de este informe. En primer lugar tuvimos que llevar los aparatos al lugar apropiado transportndolos desdeellaboratoriopormediodeunoscarrosapropiadosparaestafuncin.Unavezque los aparatos estuvieron en la posicin correcta procedimos a la conexin de los aparatos de lamaneraqueseindicabaenlaFigura4.1.Enestaocasintambindispusimosdela ayudadeamplificadoresparapodermejorarlacalidaddelasealrecibida.Hayque subrayar que los drivers ya haban sido instalados en el laboratorio con anterioridad. La configuracin que realizamos, la hicimos de la misma manera que la indicada en el ejemplo 1, utilizando los mismos parmetros que en dicho ejemplo. Posteriormenterealizamosladelicadatareadecalibracin.Comoyahemos indicado en ms de una ocasin a lo largo de este proyecto, esta tarea tiene que realizarse con el mayor cuidado posible. Una vez configurado y calibrado el sistema fue el momento de comenzar el ciclo de medidas.Lascondicionesdemedidastambinfueronlasmismasquelasutilizadasenel ejemplo 2, con lo cual tuvimos que proceder de la misma manera que en dicho ejemplo. Una vez realizadas las medidasy almacenados los datos correspondientes a dichas medidas fue la hora de analizar dichos datos, esto se realiz con la ayuda del ordenadory los resultados obtenidos fueron los siguientes: Capitulo 6. Campaas de medidas 64 Figura 6.21. Magnitud de las medidas tomadas Figura 6.22. Fase de las medidas tomadas Estosparmetrosseusanparacaracterizarelcanalradiodeesteentorno.Dichos parmetros son analizados con la ayuda del software adecuado. Capitulo 6. Campaas de medidas 65 6.3. Precauciones En este apartado vamos a indicar unas pequeas consideraciones que hay que tener encuentaalahoraderealizarlasmedidasparaevitarquelosdatosqueobtengamosno sean del todo satisfactorios. Asegurarsedequetodoslosdispositivosylosdriversestncorrectamente instalados. Comprobar que la direccin IP del ENA y la del GPIB son las correctas, ya que de lo contrario se producir un error y no se realizarn las medidas. Sieldirectoriodestinodondequeremosalmacenarlosdatosnoexistedebemos marcarlacasillaCreardirectorio,encasocontrarioseproducirunerrorylos datos no se guardarn en el sitio correcto. A la hora de guardar una configuracin debemos tener cuidado por la misma razn que en el caso anterior. Tenercuidadoqueelnmerodeantenasquequeremosutilizarestdentrodel rango que puede utilizar el analizador de redes ENA. Realizarlacalibracincontodocuidadoyaqueunaincorrectacalibracinpodra provocarunruidoindeseadoquepodraallegaraproducirunasmedidas incorrectas. Capitulo 7. Conclusiones y lneas futuras 66 Captulo 7 Conclusiones y lneas futuras 7.1. Conclusiones A lo largo de este proyecto se ha ido desarrollando un software que se encargase de la automatizacin de un sistema de medidas MIMO de manera que se pudiese realizar una campaademedidasdeunamaneraeficaz.Lasdiferentesmejorasquesehanido realizando a lo largo de este proyecto han ido dirigidas principalmente al cumplimiento de los siguientes objetivos: Optimizar el tiempo de medidas: Este ha sido uno de los principales objetivos que hemosdesarrolladoalolargodenuestroproyecto.Graciasamejorascomola comunicacin bidireccional entre equipos o la modificacin de la forma de realizar las medidas nos a propiciado un ahorro de hasta tres veces de tiempo menos del que se utilizaba con el software anterior. Fiabilidadalahoraderealizarunamedida:Esteeraunodelosobjetivos fundamentalesquenospropusimoscuandoempezamosesteproyecto.Tambin graciasalacomunicacinbidireccionalquehemosidodescribiendoalolargode esteinformehemosconseguidoquelasmedidasqueobtengamosseandeltodo fiables,yaqueelsistemasiempreseesperareltiemponecesarioparala realizacin correcta de las medidas, y nunca antes. Independencia del programa: Esta es otra de las ventajas conseguidas,ya que con estenuevoprogramaunavezqueloejecutemossepuedenrealizartodoslos cambiosdeconfiguracinatravsdelmismoprogramasinlanecesidaddetener que cerrar el programa para realizar los cambios y volverlo a abrir. Realizarlascampaasdemedidasconmayorcomodidad:Estosehaconseguido graciasalasnuevasfuncionescomopoderindicarelnmeroderepeticionesque deseamos que se realice una medida o la posibilidad de indicar y crear el directorio destino donde deseamosque se almacenen nuestros datos dentro del analizador de redes ENA, etc. Corregirmedidaserrneas:Conelnuevoprogramasiunamedidanosetomade maneracorrectaporcualquiermotivoesposiblerepetirdichamedidayquelos nuevos datos sobrescriban a los errneos. Realizar medidas en banda ancha: Este es otro de los objetivos fundamentales que nos propusimos realizar cuando empezamos el proyecto. Flexibilidad:Yaqueahoraesposiblerealizarcampaasdemedidasvariandoun gran nmero de parmetros, por ejemplo realizar las medidas utilizando un nmero diferente de antenas transmisoras y receptoras. Disponerdeunaayudaenelpropioprograma:Estaesotradelasimportantes mejoras que hemos conseguido en nuestro proyecto, ya que es posible acceder a un archivo de ayuda desde el propio programa. Capitulo 7. Conclusiones y lneas futuras 67 Estesoftwareyasehautilizadoconxitoalahoraderealizarcampaasde medidas en otros dos proyectos [ProGZ][ProGF]. 7.2. Lneas futuras Desarrollarelsoftwareparaqueseacapazdeanalizarlasmedidasobtenidasuna veztomadasparaquenoseanecesariousarunsoftwareindependientequese encargue de esta tarea. Conseguirqueelprogramaseacapazdealmacenarlasmedidastomadas directamente en el ordenador porttil en lugar de hacerlo en el analizador de redes, con lo cual se ahorrara tiempo. Realizar campaas de medidas en ms entornos para poder comprobar la respuesta del canal a un sistema MIMO en la mayora de los entornos posibles. Repetirlascampaasdemedidasrealizadasyrepetirotrasnuevascambiandolos parmetrosutilizadoshastaelmomento,comoporejemplohacerlasmedidas variando el nmero de antenas transmisoras y receptoras. Anexos. Principales funciones utilizadas 68 Principales funciones utilizadas Medidas Esta funcin es una de las ms importantes de nuestro programa, y es la encargada de mandar los comandos necesarios, tanto al analizador de redes como al controlador, para que el proceso de medidas se haga de manera correcta. Sub medidas () Dim A As Long Dim B As Long Dim l, M, kk, k, MM, RR2, R, RA As Integer Dim recvBuf As String * 20 Dim aux, aux2, aux3, aux4, mensaj As String Dim llam As Boolean Call calcVentanas

Call StartIt Call get_hostnameENA yl = OpenSocket_ENA(HostnameENA$, ScpiPort) directorio$ = UserForm1.Text4.Text If UserForm1.Check1.value = Checked Then y = SendCommand_ENA(":MMEM:MDIR " + """" + directorio$ + """") End If repetic$ = UserForm1.TextBox5.Text Y1 = SendCommand_ENA(":SENS1:MULT1:STAT ON") Call opc_ENA ' sirve para pasar el control al puerto del aparato que hay debajo del ENA

A=SendCommand_ENA(":DISP:SPL?")'Paravereltipode configuracin q tiene A = RecvAscii_ENA(recvBuf, 20) Call opc_ENA llam = True R = 1 Whilellam'Parapasarloqharecibidoantesaunformato legible aux4 = Right(Left(recvBuf, R + 1), 1) If aux4 " " Then aux2 = Left(recvBuf, R) aux3 = Right(aux2, 1) aux = aux + aux3 Else llam = False End If R = R + 1 Wend Anexos. Principales funciones utilizadas 69 '----------------------------------------------------- Select Case aux Case "D1" ventV = 1 ventH = 1 Case "D12" ventV = 1 ventH = 2 Case "D1_2" ventV = 2 ventH = 1 Case "D123" ventV = 1 ventH = 3 Case "D1_2_3" ventV = 3 ventH = 1 Case "D1234" ventV = 1 ventH = 4 Case "D1_2_3_4" ventV = 4 ventH = 1 Case "D123_456" ventV = 2 ventH = 3 Case "D12_34_56" ventV = 3 ventH = 2 Case "D1234_5678" ventV = 2 ventH = 4 Case "D12_34_56_78" ventV = 4 ventH = 2 Case "D123_456_789" ventV = 3 ventH = 3 End Select ventT = ventV * ventH '---------------------------------------------------------------------