Plataforma demostradora de tecnologías multiantena MIMO. La plataforma es una herramienta útil para el prototipado rápido de técnicas de señalización,

codificación y procesado de señal específicas para tecnologías MIMO, así como para la evaluación en escenarios reales de dichas técnicas. La plataforma ha sido diseñada con dos antenas en transmisión y otras dos en recepción (sistema MIMO 2 x 2) y trabaja en la banda ISM de 2.4 GHz. La plataforma ha sido construida a partir de diferentes módulos de procesado (SMT365), almacenamiento (SMT351), conversión digital a analógico y viceversa (SMT3370) y conversión a radiofrecuencia (SMT349) que se alojan en dos ordenadores personales que actúan como transmisor y receptor. El sistema se complementa con componentes externos y un desarrollo software para el control y configuración del sistema (middleware)

Plataforma demostradora de tecnologías multiantena.

Campo técnico de la invención

El campo de aplicación de la invención se encuentra comprendido dentro del sector de las tecnologías multiantena, también conocidas con el nombre de de tecnologías MIMO, del inglés Multiple Input Multiple Output. Más concretamente, la invención se refiere a una plataforma demostradora de tecnologías multiantena.

Antecedentes de la invención

Durante la década de los 90 se descubre que la utilización múltiples antenas a ambos lados de un interfaz radio permite conseguir enormes eficiencias espectrales, imposibles de alcanzar con sistemas de una única antena. En este sentido, las plataformas demostradoras son herramientas indispensables para el prototipado y evaluación de técnicas de transmisión a través de canales MIMO que sean capaces de alcanzar las prestaciones predichas por los estudios teóricos.

Básicamente existen tres tipos de plataformas:

1. Plataformas diseñadas para el estudio de aplicaciones y/o nuevas técnicas de procesado para un estándar concreto. Están construidas utilizando hardware comercial diseñado específicamente para el estándar y no son flexibles ni modulares. Otro inconveniente es su elevado coste.

2. El segundo tipo de plataformas lo forman aquellas constituidas por hardware de un propósito más general, no vinculado a un estándar en concreto, pero que el fabricante sirve totalmente integrado o con escasas opciones de configuración. Normalmente este tipo de sistemas está orientado a la ejecución de algoritmos en tiempo real, ofreciendo escasas opciones de ejecución en tiempo diferido sobre escenarios realistas.

3. Finalmente, el último grupo lo forman aquellas plataformas construidas a partir de hardware pensado específicamente para la construcción de conjuntos de software radio. Ensamblan diferentes módulos de procesado a los que se conecta la parte de radiofrecuencia. Poseen capacidades de procesamiento en tiempo diferido y en tiempo real, aunque no tiene por qué ser de forma simultánea. En el artículo "A Flexible MIMO Testbed with Remote Access" de C. Mehlführer, S. Geirhofer, S. Caban y M. Rupp, disponible en Internet en underbar{http://publik.tuwien.ac.at/files/pub-et_9732.pdf} se describe una plataforma del tercer grupo.

Es un objetivo de la invención de proporcionar una plataforma demostradora del tercer grupo que proporciona ventajas adicionales.

Descripción de la invención

Para conseguir este y otros objetivos la presente invención proporciona una plataforma demostradora según la reivindicación independiente 1. Las realizaciones particulares de la plataforma objeto de la invención se definen en las reivindicaciones dependientes.

La plataforma según la invención tiene una enorme capacidad de almacenamiento que permite guardar largos registros de datos capturados en tiempo real. Asimismo, permite la utilización de forma conjunta y simultánea de todos los recursos computacionales disponibles: ordenadores personales sobre los que se instalan el transmisor y el receptor, procesadores digitales de señal y FPGAs. La integración del hardware de procesado en el host y los protocolos que permiten realizar la transmisión de datos de forma sincronizada hacen que sea un producto que proporciona características innovadoras respecto a los existentes actualmente en el mercado.

El diseño y construcción de plataforma según la invención se basa en la obtención, a partir de productos comerciales disponibles en el mercado, de un sistema que cumpla las siguientes características:

rightarrow Extensibilidad del hardware para adaptar la plataforma a las necesidades futuras y que no pueden ser previstas en el momento del diseño. En contraposición a muchos sistemas cerrados en los que las etapas de procesado y conversión D/A y A/D está unidas y no pueden ser ampliadas y/o intercambiadas independientemente, la plataforma según la invención está diseñada de forma que los módulos de procesado, almacenamiento, conversión (D/A y A/D) y radiofrecuencia están separados y son fácilmente reemplazables por otros que se adapten mejor a determinados contextos. Por ejemplo, si la plataforma está construida y funcionando y se desea experimentar con sistemas de banda ultra ancha, será necesario incorporar módulos de conversión cuyos conversores D/A y A/D soporten las características de este tipo de sistemas. La extensibilidad del hardware hace posible añadir más módulos de procesado para incrementar la capacidad de cálculo de la plataforma a medida que es necesario sin tener que desechar los módulos existentes.

rightarrow Capacidad de almacenamiento que permite el procesado en tiempo diferido mientras que el trasvase de datos se realiza en tiempo real. En el mercado están disponibles numerosos conjuntos de desarrollo que pueden ser utilizados para construir una plataforma demostradora de tecnologías MIMO, pero raramente admiten un modo de operación diferente al procesado en tiempo real sobre circuitos FPGA y/o DSP. El tiempo de desarrollo para este tipo de hardware es largo a la vez que el software obtenido es muy dependiente del sistema sobre el que se ejecute. La plataforma según la invención cuenta con gran capacidad de almacenamiento tanto en transmisión como en recepción, lo que permite almacenar grandes registros de datos para su transmisión en tiempo real y posterior captura al tiempo que su tratamiento posterior puede realizarse en tiempo diferido. Esto tiene numerosas ventajas, entre las que se encuentran:

rightarrow Se debe mantener un nivel de independencia suficiente para que los algoritmos que se deseen ejecutar sobre la plataforma demostradora no mantengan fuertes dependencias con ésta. La plataforma según la invención proporciona interfaces de programación para que una aplicación externa no tenga que conocer detalles internos de ella, así como métodos de enganche que permiten ejecutar un algoritmo en la plataforma tan sólo con implementar un adaptador que cumpla un sencillo interfaz de programación.

rightarrow La plataforma demostradora no sólo consta de un cierto hardware como único elemento de partida para desarrollar nuevas técnicas o algoritmos de procesado. Proporciona el middleware más los protocolos de interconexión. El middleware es un software altamente dependiente del hardware de la plataforma que, entre otras tareas, se encarga de facilitar la configuración y el control de los diferentes módulos de la plataforma así como de servir de pieza básica para el desarrollo de capas de software de más alto nivel. La incorporación de nuevos módulos de hardware en la plataforma pasa por integrarlos primero en el middleware para que queden automáticamente a disposición de las capas de software superiores.

Los protocolos de sincronización permiten resolver tres aspectos fundamentales para integrar los componentes de la plataforma y ponerla a disposición de aplicaciones externas:

1. Plataforma demostradora de tecnologías multiantena MIMO caracterizado porque comprende:

- un primer computador (PCTx) que realiza las funciones de transmisor y que está equipado con una primera tarjeta que contiene un módulo de procesado (SMT365), un módulo de conversión A/D y D/A (SMT370) y un módulo de conversión a RF (SMT349);

- y un segundo computador (PCRx) que realiza las funciones de receptor y que está equipado con una segunda tarjeta (SMT 310Q) que contiene un módulo de procesado (SMT365), un módulo de conversión A/D y D/A (SMT370), un módulo de almacenamiento de datos (SMT351) y un módulo de conversión a RF (SMT349);

- porque las tarjetas comprenden un primer bus (BUS1) para la interconexión de los diferentes módulos, que se utiliza para configuración y control;

- y porque hay una conexión de datos mediante un segundo bus entre el módulo de procesado (SMT365) y el módulo de conversión A/D y D/A (SMT370) de la primera tarjeta y entre el módulo de procesado (SMT365) el módulo de memoria (SMT351) y el módulo de conversión A/D y D/A (SMT370) de la segunda tarjeta.

2. Plataforma demostradora según la reivindicación 1 caracterizado porque la primera tarjeta comprende un módulo de almacenamiento de datos (SMT351).

3. Plataforma demostradora según la reivindicación 1 o 2 caracterizado porque la primera y la segunda tarjeta son placas Sundance modelo SMT310Q, los módulos de procesado son módulos Sundance modelo SMT365, los módulos de almacenamiento de datos son módulos Sundance modelo SMT351, los módulo de conversión A/D y D/A son módulos Sundance modelo SMT370 y/o SMT364 y los módulo de conversión a RF son módulos Sundance modelo SMT349.

4. Plataforma demostradora según la reivindicación 3 que se caracteriza por disponer de un middleware que permite inicializar, configurar y controlar adecuadamente tanto los módulos como la placa SMT310Q para su integración en un host (HostTx,HostRx) y que también permite la integración entre cada una de las placas SMT310Q, su módulo de procesado correspondiente (PrcesadoTx, ProcesadoRx) y el host (HostTx,HostRx).

5. Plataforma demostradora según la reivindicación 4 que se caracteriza por disponer de un protocolo de transferencia entre un DSP (DSPTx,DSPRx) en el módulo de procesado (SMT365) y el host (HostTx,HostRx) que permite realizar intercambios de datos entre una memoria RAM del host (HostTx, HostRx) y la memoria del DSP (DSPTx, DSPRx) del módulo de procesado (SMT365) a través de un bus PCI.

6. Plataforma demostradora según cualquiera de las reivindicaciones precedentes que se caracteriza por disponer de un protocolo de sincronización de nivel físico, que permite sincronizar el transmisor y el receptor para conseguir la recepción ordenada de un conjunto de datos fragmentado en porciones denominadas tramas y además, permite separar las capas de control y procesado en la plataforma, pudiendo ejecutar el procesado en máquinas diferentes a las del transmisor y/o el receptor.

7. Plataforma demostradora según cualquiera de las reivindicaciones precedentes que se caracteriza por disponer de un protocolo de nivel de aplicación utilizado para que una aplicación externa pueda acceder remotamente a la plataforma.

8. Tarjeta (SMT310Q) para el uso en plataforma según cualquiera de las reivindicaciones precedentes que comprende un módulo de procesado (SMT365), un módulo de conversión A/D y D/A (SMT370) y un módulo de conversión a RF (SMT349).