Sbírky

Porozumění softwarově definovanému rádiovému přijímači SDR

Porozumění softwarově definovanému rádiovému přijímači SDR

Softwarově definovaná rádiová technologie v posledních letech významně pokročila. Pokroky v hardwaru znamenají pokles nákladů a zvýšení výkonu.

To znamená, že softwarově definovaná rádia jsou nyní vidět ve všem, od špičkových radiokomunikačních zařízení až po jednoduché zásuvné moduly USB dostupné za velmi nízkou cenu.

Softwarově definované rádio, technologie SDR, je schopno poskytnout některé významné výhody oproti tradičním návrhům rádia založeným na hardwaru. Díky výkonu digitálního zpracování se softwarově definovaná rádia používají v mnoha různých aplikacích v mnoha různých oblastech.

Základní koncept SDR

Základní koncept softwarového rádia SDR spočívá v tom, že rádio může být softwarem plně konfigurováno nebo definováno.

V ideálním světě je příchozí signál okamžitě převeden do digitálního formátu a signál je poté zcela digitálně zpracován.

Naopak pro vysílání je signál generován digitálně a převeden na konečný analogový signál na anténě.

Tento přístup má výhody v tom, že rádio lze zcela překonfigurovat pro novou aplikaci, jednoduše změnou softwaru. Lze provádět aktualizace, aby drželi krok s novými modulačními formáty, novými aplikacemi atd., Jednoduše aktualizací softwaru.

To také znamená, že běžnou hardwarovou platformu lze použít v celé řadě různých produktů a aplikací, čímž se sníží náklady při zachování nebo zlepšení výkonu.

Softwarově definované rádiové aplikace

Koncept rádia softwaru SDR je použitelný v mnoha oblastech použití:

  • Mobilní komunikace: Softwarově definovaná rádia jsou velmi užitečná v oblastech, jako je mobilní komunikace. Upgradováním softwaru je možné aplikovat změny na jakékoli standardy a dokonce přidat nové křivky čistě upgradem softwaru a bez nutnosti změn hardwaru. Toho lze dosáhnout i na dálku, čímž se dosáhne značné úspory nákladů.
  • Výzkum a vývoj: Softwarově definované rádio SDR je velmi užitečné v mnoha výzkumných projektech. Rádia mohou být konfigurována tak, aby poskytovala přesné požadavky na přijímač a vysílač pro jakoukoli aplikaci, aniž by bylo nutné od základu vytvořit kompletní hardwarový design.
  • Válečný: Armáda hodně využívala softwarově definované rádiové technologie, které jim umožňovaly znovu použít hardware a podle potřeby aktualizovat průběhy signálu.
  • Amatérské rádio: Radioamatéři velmi úspěšně využívali softwarově definované rádiové technologie a využívali je k zajištění lepšího výkonu a flexibility.
  • Jiný: Existuje velmi mnoho dalších aplikací, které mohou využívat technologii SDR, což umožňuje, aby bylo rádio pomocí softwarových úprav přesně přizpůsobeno požadavkům.

Existuje mnoho příležitostí pro zvážení použití softwarově definovaného rádia, konceptu SDR. Jak čas postupuje a technologie postupuje vpřed, bude možné tento koncept použít v nových oblastech.

Softwarově definovaná rádiová definice

Ačkoli to může znít jako triviální cvičení, vytvoření definice softwarově definovaného rádia není tak jednoduché, jak se zdá. Je také nutné vypracovat podrobnou definici z mnoha důvodů, včetně regulačních aplikací, norem a pro umožnění rychlejšího posunu technologie SDR.

Objevilo se mnoho definic, které by mohly zahrnovat definici softwarově definovaného rádia SDR. Samotné fórum SDR definovalo dva hlavní typy softwaru obsahujícího rádio takto:

  • Softwarem řízené rádio: Rádio, ve kterém jsou některé nebo všechny funkce fyzické vrstvy softwarově řízeny. Jinými slovy, tento typ rádia používá pouze software k zajištění ovládání různých funkcí, které jsou uvnitř rádia fixovány.
  • Softwarově definované rádio: Rádio, ve kterém jsou některé nebo všechny funkce fyzické vrstvy softwarově definované. Jinými slovy, software se používá k určení specifikace rádia a toho, co dělá. Pokud se změní software v rádiu, může se změnit jeho výkon a funkce.

Další definice, která zřejmě zahrnuje podstatu softwarově definovaného rádia, SDR je, že má obecnou hardwarovou platformu, na které software běží, aby poskytoval funkce včetně modulace a demodulace, filtrování (včetně změn šířky pásma) a další funkce, jako je výběr frekvence a v případě potřeby přeskakování frekvence. Překonfigurováním změny softwaru se změní výkon rádia.

K dosažení tohoto cíle používá softwarově definovaná rádiová technologie softwarové moduly, které běží na generické hardwarové platformě skládající se z procesorů pro zpracování digitálního signálu (DSP) a procesorů pro všeobecné použití k implementaci rádiových funkcí pro přenos a příjem signálů.

V ideálním světě by vyzařoval signál na konečné frekvenci a na správné úrovni, a podobně pro příjem by byl signál z antény přímo převeden na číslice a veškeré zpracování by probíhalo pod softwarovou kontrolou. Tímto způsobem nejsou hardwarem zavedena žádná omezení. K dosažení tohoto cíle by digitální převod na analogový pro přenos potřeboval mít relativně vysoký výkon v závislosti na aplikaci a také by musel mít velmi nízký šum pro příjem. Výsledkem je, že úplná definice softwaru není obvykle možná.

JTRS SDR

JTRS, Joint Tactical Radio System, je softwarově definovaná rádiová iniciativa, která poskytla hlavní impuls pro vývoj softwarově definované rádiové technologie.

Zaměřený primárně na vojenské aplikace, JTRS byl zaměřen na zlepšení zlepšení interoperability mezi různými bezdrátovými sítěmi, polními rádii a zařízeními.

Iniciativa JTRS se skládala ze softwaru i hardwaru, technologie SDR, takže bylo možné vyvinout vícerežimová, vícepásmová a multifunkční bezdrátová zařízení a síťová zařízení. Pomocí technologie SDR bylo cílem, aby je bylo možné dynamicky překonfigurovat, vylepšit a upgradovat pomocí aktualizací softwaru a rekonfigurace hardwaru.

JTRS byl obzvláště atraktivní návrh, zejména pro operace koaličního stylu, kde mohou síly z různých zemí operovat společně. Rádia lze překonfigurovat, aby umožňovala komunikaci mezi jednotkami z různých zemí atd.

Výhody a nevýhody softwarově definovaných rádií

Stejně jako u jakékoli technologie jsou to výhody a nevýhody používání softwarově definované rádiové technologie.

Výhody technologie SDR

  • Je možné dosáhnout velmi vysokých úrovní výkonu.
  • Výkon lze změnit aktualizací softwaru (nebude však možné aktualizovat atributy závislé na hardwaru).
  • Je možné překonfigurovat rádia aktualizací softwaru
  • Stejnou hardwarovou platformu lze použít pro několik různých rádií.

Nevýhody technologie SDR

  • Analogově-digitální převaděče omezují nejvyšší frekvence, které lze použít v digitální sekci.
  • Pro velmi jednoduchá rádia, základní platforma může být příliš drahá.
  • Vývoj softwarově definovaného rádia vyžaduje jak hardwarové, tak softwarové dovednosti.

Softwarově definovaná rádia se stále více používají. Vzhledem k tomu, že procesní výkon se stává levnějším při implementaci, rádia založená na SDR se stále více používají pro špičkové aplikace a také se stále častěji stěhují také do rádií nižších.

Jednou z hlavních výhod technologie SDR je, že ji lze nakonfigurovat tak, aby přesně splňovala požadavky uživatele - díky malým změnám softwaru může rádio přesně vyhovět požadavkům. Také se softwarem s otevřeným zdrojovým kódem, jako je software GNU, je implementace stále snadnější.


Podívejte se na video: Radio - Install u0026 Config (Září 2021).