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Nuevo enfoque para la generación de señales de prueba multiemisor de radar y comunicaciones

Entornos espectrales cada vez más complejos

Los actuales sistemas de radares y comunicaciones se enfrentan a un entorno espectral cada vez más complejo y saturado. El espectro de frecuencias puede incluir innumerables emisores de RF y microondas y, por tanto, posibles fuentes de interferencia, como infraestructuras de comunicaciones móviles, sistemas de redes móviles y radares civiles. Evaluar el hardware de radares y comunicaciones en diversos escenarios de señales contribuye a caracterizar las prestaciones del sistema en presencia de diversas señales de interferencias. 
Para crear un entorno multiemisor, compuesto por señales de radares y señales de comunicaciones, pueden ser necesarios varios generadores de señales y, posiblemente, diversos bastidores de equipos. Asimismo, quizá también se necesiten hardware y software personalizados, lo que puede resultar caro. Además, los diversos bastidores de equipos de pruebas pueden ocupar una superficie considerable, por lo que quizá resulte complicado instalarlos en determinados entornos de laboratorio de I+D.
Un enfoque alternativo que utilice los equipos de prueba y software de simulación disponibles en el mercado puede ofrecer varias ventajas, tanto por lo que respecta al coste como en lo referente al espacio físico. Una opción para crear señales de prueba multiemisor consiste en recurrir a la simulación para modelar las formas de onda y, después, descargarlas en un generador de forma de onda arbitraria (AWG) para crear las señales de prueba físicas. La simulación ofrece flexibilidad, puesto que permite modelar distintos tipos de señales, por ejemplo, emisores móviles (LTE, W-CDMA, EDGE, GSM) y emisores de radar con diferentes tipos de modulación en el pulso. Sin embargo, algunas señales pueden ser difíciles de recrear mediante la simulación y se obtendrá una mejor representación de ellas capturándolas y grabándolas para reproducirlas en el entorno de laboratorio. Por ejemplo, se puede utilizar una señal obtenida con un equipo de prueba personalizado tradicional o una señal capturada en un entorno de funcionamiento. 
Este artículo aborda un nuevo enfoque híbrido que combina formas de onda simuladas con formas de onda del mundo real capturadas para crear señales de prueba multiemisor en el entorno de laboratorio de I+D. La primera parte de este enfoque utiliza un digitalizador multicanal con coherencia de fase para capturar, grabar y analizar formas de onda de comunicaciones y radar. Las formas de onda grabadas se leen en la simulación, se remuestrean y, a continuación, se combinan en una forma de onda. Seguidamente, la forma de onda resultante se descarga en uno de los canales de un AWG. En la segunda parte de este enfoque híbrido, se simulan formas de onda modeladas de radar y comunicaciones, se remuestrean y se combinan para descargar la forma de onda resultante en el otro canal del AWG. A continuación, los dos canales del AWG se combinan para crear una señal de prueba multiemisor compuesta, formada por los emisores capturados y los emisores simulados. 
Captura, grabación y análisis de señales con un digitalizador multicanal con coherencia de fase
La configuración de prueba se utiliza para capturar y grabar diversas formas de onda, así como para simular y crear las señales de prueba multiemisor. La configuración de prueba se compone de un chasis AXIe con un controlador integrado y software de diseño de simulación instalado. Se utilizan un digitalizador AXIe de ocho canales con coherencia de fase para capturar formas de onda con un ancho de banda de hasta 800 MHz y un AWG AXIe de precisión de dos canales para reproducir formas de onda multiemisor. El analizador de señales de RF que se muestra abajo a la derecha se utiliza para realizar la conversión de bajada de banda ancha del espectro de RF del generador de señales de RF a un espectro IF para capturar y grabar con el digitalizador AXIe. 
La conversión de bajada digital (DDC) del digitalizador se utiliza para sintonizar y ampliar de forma efectiva cada frecuencia central y decimar los datos digitalizados de una frecuencia de recorrido determinada definida por el usuario. A continuación, se utiliza el software de analizador vectorial de señales (VSA) para remuestrear todavía más los datos decimados con el DDC para las medidas de modulación y dominio. Esta combinación de decimación y remuestreo mediante hardware y software ofrece ventajas respecto a la velocidad de medida en comparación con los enfoques que solo utilizan software. Además, la decimación mediante DDC de hardware reduce el nivel de ruido de las medidas para mejorar el rendimiento de las medidas del digitalizador. La forma de onda a la que se ha realizado la conversión de bajada se captura y graba en distintos canales y a distintas frecuencias centrales utilizando el digitalizador. Seguidamente se analizan utilizando el software VSA. Las formas de onda capturadas y grabadas se componen de una señal de radar mostrada a la izquierda, seguida de una señal LTE, una señal EDGE, una señal OFDM personalizada y una señal W-CDMA. Las señales LTE, EDGE, OFDM personalizada y W-CDMA se demodulan para medir sus magnitudes del vector de error (EVM). También se muestran sus constelaciones y su potencia en el dominio de códigos (W-CDMA).
Reproducción de las formas de onda grabadas en el canal 1 del AWG
Después de capturar y grabar las cinco formas de onda en canales diferentes a frecuencias distintas, se pueden remuestrear y combinar en una única forma de onda en la simulación para luego descargarla en el canal 1 del AWG para reproducir la señal. La grabación multicanal se remuestrea y se combina en una única forma de onda que se puede descargar en el canal 1 del AWG. La duración efectiva de las señales capturadas y grabadas es una función de la memoria física del digitalizador y la velocidad de muestreo del DDC. La duración efectiva de la forma de onda reproducida mediante el AWG es una función de la memoria física del AWG y la velocidad de muestreo empleada.
Simulación de emisores adicionales para reproducirlos en el canal 2 del AWG
Se muestra un radar de banda L, banda S y banda C, y dos emisores W-CDMA adicionales que se simulan, se remuestrean y se combinan en una forma de onda. Para este ejemplo solo se utilizaron emisores W-CDMA. No obstante, otros emisores simulados, como emisores LTE, GSM, EDGE y WLAN, se han utilizado para aplicaciones similares. 
A continuación, la forma de onda multiemisor simulada se descarga en el canal 2 del AWG. Observe que esta capacidad no se aplica en tiempo real, puesto que está basada en una simulación.
Señal de prueba multiemisor que combina emisores capturados y simulados
El espectro de prueba multiemisor resultante se compone tanto de emisores grabados como de emisores simulados. El canal 1 del AWG reproduce los emisores capturados y grabados, y el canal 2 del AWG reproduce los emisores simulados. Para combinar las salidas del canal 1 y el canal 2 del AWG se utiliza un combinador de señales de hardware, creando el espectro compuesto, que se mide utilizando un analizador de señales de RF.
Resumen
En este artículo se ha expuesto un nuevo enfoque de captura y reproducción para generar señales de prueba multiemisor utilizando una combinación de equipos de prueba y software de simulación disponibles en el mercado. La primera parte del enfoque utiliza un digitalizador multicanal con coherencia de fase para capturar y grabar formas de onda que se componen de señales de radar, LTE, EDGE, OFDM personalizadas y W-CDMA. Esas formas de onda se analizan utilizando software VSA con el digitalizador. A continuación, las formas de onda grabadas se leen en la simulación para remuestrearlas y combinarlas en una única forma de onda que, seguidamente, se reproduce en el canal 1 del AWG de precisión. En la segunda parte del enfoque se remuestrean y combinan emisores simulados de radar y comunicaciones para reproducirlos en el canal 2 del AWG de precisión. Los canales 1 y 2 del AWG se combinan mediante un combinador de señales de hardware para crear una señal de prueba multiemisor compuesta, formada tanto por los emisores grabados como por los emisores simulados. 
Aunque esta capacidad está basada en la memoria y limitada por el tiempo de captura y reproducción, ofrece flexibilidad, puesto que es capaz de utilizar tanto formas de onda simuladas como formas de onda del mundo real capturadas que pueden ser difíciles de modelar. 
Este enfoque basado en equipos disponibles en el mercado ofrece además ventajas en cuanto al coste y el espacio necesarios en comparación con los enfoques que utilizan equipos de prueba personalizados que precisan múltiples bastidores. Tenga en cuenta que el trabajo descrito en este artículo es un trabajo preliminar en curso. 


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