Implementation of a RADAR system on a software defined radio platform

Abstract

A crescente necessidade de reconfiguração, readaptação e customização dos sistemas de rádio ao contexto de múltiplo propósito, como por exemplo no ramo automóvel e diagnóstico e tratamento médico, leva a que os tradicionais sistemas de rádio implementados em arquiteturas de hardware muito específicas e dedicadas, com reduzido uso e poder de software e elevado custo, se torne impensável. Como solução, o processamento complexo implementado pelo hardware passa para o domínio do software. Nestes sistemas é usada eletrónica de rádio frequência integrada em circuitos sólidos, circuitos integrados, altamente eficientes, tal como as Field Programmable Gate Array (FPGA).No mesmo sentido, nesta dissertação pretende-se estudar e avaliar as capacidades do Rádio Definido por Software (Software Defined Radio SDR) para implementar um sistema de radar (RAdio Detection And Ranging RADAR), reduzindo os custos de implementação e permitindo adaptar o sistema a vários contextos, fazendo uso de Plataformas Definidas por Software (Software Defined Platform SDP). São identificadas as principais limitações de sincronismo das SDPs que normalmente são utilizadas na demonstração de sistemas de comunicação e é demonstrado que os mecanismos de sincronismo básicos não permitem a implementação de um sistema radar. Foi proposta e validada experimentalmente uma estratégia inovadora que baseada em conceitos de sistemas de comunicação Multiple-Input Multiple-Output (MIMO), permite a implementação de um sistema radar Frequency Modulated Continuous Wave (FMCW) numa plataforma genérica SDP.

In recent years the commercial aim for reconfigurable, upgradable and customized radio systems for multipurpose context, such as automotive and medical diagnostic, makes unthinkable traditional radio systems, implemented over complex, dedicated and expensive costs, with reduced use and power of software. To solve the problem, the complex processing done with expensive and dedicated hardware passes to the software domain. In these systems is used microwave integrated circuitry, highly efficient, such as Field Programmable Gate Array (FPGA).In the same direction, in this work the main objective is to study and evaluate the implementation of Radar (RAdio Detection And Ranging RADAR) on Software Defined Radio (SDR), reducing the costs of implementation, allowing the reconfigurability of system to many contexts, by using Software Defined Platforms (SDP).The major synchronization limitations of the of general purpose SDP platforms are identified. Using Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) capabilities, it is proposed a way of triggering signals to compensate the failures of synchronism. This method enables the use of general purpose SDP platforms with MIMO capabilities to be used to implement demonstration concepts of radar, in present case of study Frequency Modulated Continuous Wave (FMCW) radar.