Project Description
Entre discussões de temas técnicos que afetam diretamente a formação do aluno de Engenharia de Telecomunicações, o minicurso do professor da UFRN, Vicente Angelo de Sousa Junior, chamou a atenção por abordar o ensino de engenharia utilizando ferramentas de prototipagem baseadas em Rádio Definido por Software (SDR do inglês Software Defined Radio). O objetivo é discutir a utilização dessa ferramenta como catalisadora do aprendizado de alunos do curso de Engenharia de Telecomunicações da UFRN e da UFJF.
| O minicurso foi elaborado a partir do projeto de extensão intitulado “APPROACH: LAboratório de PrototiPagem Rápida via SimulaçãO de SistemAs de TeleComunicações em Hardware” e com financiamento da UFRN e da FAPERN. Segundo Prof. Vicente Sousa, “o objetivo é criar experimentos de laboratório que sirvam como material a ser introduzido em disciplinas do curso, tais como: princípios de telecomunicações, comunicação digital, comunicação sem fio e teoria da informação”. Os experimentos são capazes de, a partir de protótipos de simulação em GNU Radio, construir sistemas funcionais através da plataforma USRP. “O aluno passa a ver a teoria viva em dispositivos capazes de transmitir e receber sinais reais. Isso ajuda no processo de ensino-aprendizado e dota os alunos de expertise prático muito desejado por empresas de telecomunicações no Brasil e no mundo.”, destaca prof. Sousa. |  |
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O minicurso será ministrado em duas turmas. Uma, já realizada, na Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF) e, outra turma na UFRN. O prof. Sousa destaca o apoio da direção da Faculdade de Engenharia e da coordenação do Curso de Engenharia Elétrica/Telecomunicações da UFJF, as quais fomentaram o deslocamento e estadia do docente por uma semana em Juiz de Fora. O curso também contou com a participação de professores da UFJF, os quais propagarão os conhecimentos para mais alunos. |
| Outra faceta do projeto foi envolver alunos da Escola de Ciências e Tecnologia (ECT) da UFRN. O aluno Vinicius Dantas, do terceiro semestre da ECT, já trabalha há um ano com o prof. Sousa e já participa da produção de conteúdo para o curso de Engenharia de Telecomunicações. O aluno Dantas ficou responsável por preparar e ministrar módulos relacionados com programação em Python. Seu envolvimento no minicurso causou uma espetacular impressão nos alunos da UFJF. “É muito bom saber que um aluno do terceiro semestre já consegue produzir material técnico de boa qualidade e ter desenvoltura suficiente para compartilha-lo com alunos de outras universidades e que já estão mais avançados no curso de engenharia”, afirma um aluno do minicurso. |  |
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Após avaliação dos alunos ao final do curso, o prof. Alvaro Medeiros, coordenador do minicurso do lado da UFJF, destacou os ganhos para a UFJF: “O curso foi muito elogiado, superando as expectativas dos participantes, não só no que se refere à aquisição de novos conhecimentos, como também ao aumento da motivação dos alunos do curso de Engenharia de Elétrica/Telecomunicações”, afirma prof. Alvaro. “Espero que iniciativas como essa sejam mais frequentes, com aumento de parcerias com profissionais de outras instituições e com maior participação dos alunos do curso.”, complementa o prof. Medeiros da UFJF. |
Sobre o minicurso
Resumo
Este minicurso apresenta uma introdução a rádios definidos por software (SDR) através de experimentos práticos baseados em GNU Radio, a plataforma de software mais amplamente adotada para SDR, e hardwares de projeto aberto. Estas ferramentas de hardware evoluíram e estão agora acessíveis e poderosas, com custo variando de quarenta a alguns milhares de reais. GNU-Radio é uma ferramenta muito popular, que juntamente com uma plataforma de baixo custo, chamada de USRP (Universal Software Radio Peripheral), possibilita a criação de rádios funcionais a partir de modelos de alto nível utilizando computadores pessoais. Assim, mesmo com a transmissão em tempo real do sinal eletromagnético, todo o processamento digital do sinal é feito via software. Combinando o GNU Radio com a USRP, conseguimos capturar FM, AM, TV e outros sinais de comunicação, tais como GPS, RFID, GSM e comunicações satélite. O minicurso adota o estilo “hands-on” e utiliza demonstrações e experimentos para descrever conceitos de técnicas de transmissão digitais modernas.
Mais afinal, o que é SDR? Rádio Definido por Software (RDS) é uma tecnologia capaz de atingir altos níveis de integração de hardware, concatenada com a enorme flexibilidade do software. O objetivo da tecnologia RDS é digitalizar o sinal o mais próximo possível da antena, e fazer todo o Processamento Digital do Sinal via software. O tema deste minicurso trata de soluções para futuros sistemas de comunicação sem fio, sendo importante o seu conhecimento para alunos que estão em fase de finalização dos estudos em telecomunicações.
Objetivo geral
Oferecer aprendizado em ferramentas apropriadas ao estudo de estratégias de Radio Definido por Software (RDS) através de experimentos práticos utilizando a plataforma USRP/GNU-Radio, promovendo atividades voltadas a prototipagem de sistemas reais de telecomunicação.
Objetivos específicos
– Criar ambiente para discussão e compartilhamento de conhecimento em tecnologias empregadas nos sistemas de telecomunicações, especificamente na criação de protótipos de sistemas de radio definido por software.
– Capacitar alunos na ferramenta de software GNU Radio
– Capacitar alunos na ferramenta de hardware USRP
– Exercitar conceitos de processamento de sinais na montagem de protótipos reais de sistemas de telecomunicações, aliando conceitos teóricos a protótipos demonstrativos dos sistemas reais.
Resultados
Formação diferenciada: este minicurso propicia uma maneira interessante e atrativa de criar um ambiente de formação diferenciada. Alunos poderão experimentar na prática os conhecimentos aprendidos em sala de aula, proporcionando diferenciação em sua formação acadêmica ao incluir aprendizagem em Rádio Definido por Software. Essas iniciativas promovem o vínculo da aprendizagem teórica com a realização de experimentos práticos despertando o interesse da comunidade estudantil para a área de engenharia de alta tecnologia.
Programação
Módulo 1: Introdução a RC e SDR (4 horas) – 31/03/2014 (segunda) – 8:00 as 12:00 hrs
– Introdução a comunicação sem fio (1 hora)
– Introdução a Rádio Cognitivo e Whitespace (1 hora)
– Rádio Definido por Software (1 hora)
– Trabalhando com GNU Radio (1 hora)
Módulo 2: Instalação e teste (2 horas) – 31/03/2014 (segunda) – 14:00 as 16:00 hrs
– Instalação e Preparação de máquina virtual (30 minutos)
– Inicialização de máquina virtual (30 minutos)
– Instalação GNU radio (30 minutos)
– Teste simples de funcionamento do GNU Radio (30 minutos)
Módulo 3: Trabalhando com GNU Radio (17 horas)
– Hands-on 1: Conhecendo o GNU Radio – Instrumentação Virtual básica usando USRP e GNU Radio e Operações básicas com Sinas (3 horas) – 31/03/2014 (segunda) – 16:00 as 19:00 hrs
– Hands-on 2: Manipulação de áudio e filtragem (arquivos e microfone) (2 horas) – 01/04/2014 (terça) – 8:00 as 10:00 hrs
– Hands-on 3: manipulação de dados com o Python e GNU Radio (Introdução ao Python, GNUPlot, operações matemáticas GNU companion e com o Python) – (8 horas) – 01/04/2014 (terça) – 10:00 as 12:00 hrs, 01/04/2014 (terça) – 14:00 as 18:00 hrs, 02/04/2014 (quarta) – 8:00 as 10:00 hrs
– Hands-on 4: loop back AM (2 horas) – 02/04/2014 (quarta) – 14:00 as 16:00 hrs
– Hands-on 5: loop back BPSK (2 horas) – 03/04/2014 (quarta) – 16:00 as 18:00 hrs
Módulo 4: Trabalhando com USRP e GNU Radio (9 horas)
– Introdução ao USRP (1 hora) – 03/04/2014 (quinta) –8:00 as 10:00 hrs
– Hands-on 6: receptor FM usando a USRP (2 horas) – 03/04/2014 (quinta) –10:00 as 12:00 hrs
– Hands-on 7: transmissor FM usando a USRP (2 horas) – 03/04/2014 (quinta) –14:00 as 16:00 hrs
– Hands-on 8: transmissor e receptor FM usando a USRP em 2,4GHz (2 horas) – 03/04/2014 (quinta) –16:00 as 18:00 hrs
– Hands-on 9: open BTS: instalação, configuração e demonstração de uma ERB GSM usando a USRP (2 horas) – 04/04/2014 (sexta) – 8:00 as 10:00 hrs
Programação resumida (Turma UFJF)
• 31/03/2014 (segunda) – 8:00 as 12:00 hrs e 14:00 as 19:00 hrs
• 01/04/2014 (terça) – 8:00 as 12:00 hrs e 14:00 as 18:00 hrs
• 02/04/2014 (quarta) – 8:00 as 10:00 hrs e 14:00 as 18:00 hrs
• 03/04/2014 (quinta) –8:00 as 12:00 hrs e 14:00 as 18:00 hrs
• 04/04/2014 (sexta) – 8:00 as 10:00 hrs
Público alvo: alunos de graduação em cursos de engenharia de Telecomunicações, Computação e Elétrica, preferencialmente já tendo cursado a disciplina de Princípios de Telecomunicações. O curso é introdutório e no estilo de “experimentos em laboratório de simulação”. Não é necessário conhecimento prévio sobre SDR e GNU Radio.
