19th International Symposium of Electrical Engineering "SIE 2021"

19th International Symposium of Electrical Engineering

SIE 2021

Super resolution DOA Estimation System Implementation for Smart Antennas
Super resolution DOA Estimation System Implementation for Smart Antennas

Abstract

Today, super resolution Direction of Arrival(DOA) estimation in smarts antennas is a mature field with solid theoretical basis and a large number of practical applications such as wireless communications, radars, RFID, radio astronomy and medicine to name a few. Although the main problem has received considerable attention in the scientific literature, its real implementation has been limited by the high computations capacity requirement, most of published works consider its performance by numeric simulations only. This paper presents a super resolution Direction of Arrival (DOA) estimation system based on a combined hardware-software implementation for smart antennas. After computational simulation of the chosen method, the system is designed and implemented using an antenna lineal array and two multichannel radio-transceivers AD9361controlled by a FPGA board connected to a host computer with a PCI Express adapter. A graphic interface is developed to visualize the spatial spectrum and validate the right system performance. The followed procedure highlights the main issues, design criteria and requirements to implement a super resolution DOA estimation system. Also, a generic modular hardware solution is proposed where no custom printed circuit board design is needed to be used as testbed with novel and more complex methods.

Resumen

En la actualidad la estimación de la Dirección de Arribo (DOA, por sus siglas en inglés) con superresolución en antenas inteligentes es un campo maduro con sólidas bases teóricas y gran número de aplicaciones prácticas como las comunicaciones inalámbricas, radares, RFID, radio astronomía y medicina por solo citar algunas. Aunque el problema en cuestión ha recibido considerable atención en la literatura científica, su implementación práctica se ha visto limitada por la elevada capacidad de cálculo que demandan, la mayoría de los trabajos publicados evalúa su rendimiento solo mediante simulaciones numéricas. En este trabajo se presenta una implementación combinada hardware-software de un sistema de estimación de la dirección de arribo DOA con superresolución para antenas inteligentes. Luego de la simulación computacional del método escogido, se diseña e implementa el sistema empleando un arreglo lineal de antenas y dos radio-transceptores integrados multicanales AD9361 controlados por un kit de FPGA conectado a través de un adaptador PCI Express a una computadora. Una interfaz gráfica se desarrolla para visualizar el espectro espacial y valida el correcto funcionamiento del sistema. El procedimiento seguido resalta las principales cuestiones, criterios de diseño y requerimientos a la hora de implementar un sistema de estimación de DOA con superresolución. Además, se propone una solución de hardware modular genérica sin la necesidad de diseño de placas de circuito impreso personalizadas para su empleo de banco de prueba con métodos novedosos y de mayor complejidad.

About The Speaker

Yunior Ibarra Guerra

Yunior Ibarra Guerra

CID MECATRONICS Flag of Cuba
Practical Info
Póster digital
Spanish / Español
November 27, 2021 9:0 AM
3 hours
Sala 1
Authors
Yunior Ibarra Guerra
Alexander R. Ramírez Zaldívar
Noslen Rojas Ramírez
Abel Hernández Violat
Keywords
Antenas Inteligentes
DOA
FPGA
MUSIC
Smart Antennas
super resolution
superresolución