Hola Habr
En la
primera parte , se describieron los principales tipos de dispositivos SDR y se describieron brevemente sus características. En la segunda parte, le contaré más sobre los pros y los contras de SDR, también se darán ejemplos del uso de esta tecnología.
Continuación debajo del corte (cuidadosamente, tráfico).
Si alguien se perdió la
primera parte , es recomendable comenzar con ella para comprender mejor de qué se trata.
Beneficios de SDR
Primero, hablemos sobre los beneficios de SDR, sobre lo que le dan al usuario. Está claro que las prioridades de cada persona son diferentes, por lo que se mezclan diferentes elementos. Cuál de ellos es "más importante" es difícil de decir, pero probablemente imposible, todos decidirán por sí mismos.
Revisión de transmisión panorámica
Primero y más obvio, el SDR muestra el panorama de las ondas "tal cual".
Esto es bastante conveniente, tanto en términos de visibilidad como en términos de búsqueda de nuevas señales. En la pantalla se puede ver de inmediato, por ejemplo, que alguna estación está trabajando a la derecha a 100 KHz más de frecuencia, se ven varias interferencias, señales nuevas y especialmente cortas, etc. Las señales con una frecuencia que cambia rápidamente, por ejemplo, en un receptor o transceptor "clásico" normal simplemente no son visibles, y la persona ni siquiera adivinará su presencia.
Cualquiera puede ver cómo se ve y escuchar lo que sucede en el aire abriendo un
panorama web en el SDR holandés. Como ejemplo de una imagen desde allí, el funcionamiento del
sistema de salto de frecuencia es claramente visible (pero esto no es exacto).
Filtros digitales y efectos de sonido ajustables.
Los jamones con experiencia probablemente recuerden los tiempos en que los filtros de cuarzo de banda estrecha se compraron por separado para las estaciones de radio, y no cuestan tan poco dinero. La situación es aún peor en receptores domésticos baratos: los filtros son más simples allí y, en
general, están configurados
de cualquier manera con un azar chino, como la suerte lo tendría. Sí, y la configuración en dichos receptores suele ser solo dos: Ancho y Estrecho. En SDR, todos los filtros se realizan matemáticamente, por lo que cualquier ancho de filtro se puede seleccionar simplemente con el "mouse" o establecer en la configuración. La rectangularidad de los filtros también puede ser casi perfecta: matemáticamente puede elegir cualquier orden de filtros, todo está limitado solo por el algoritmo.
Del mismo modo, se pueden configurar ajustes de reducción de ruido, coeficientes AGC, etc.
Por cierto, algunos audiófilos creen que los filtros analógicos "normales" suenan
más cálidos y mejores que las
lámparas de tubo , es difícil para mí decirlo. Quizás la forma de los filtros digitales afecta la percepción del sonido, también hay un campo para la experimentación.
Capacidad de medición
SDR es un medidor bastante preciso. Desde la visualización banal de los niveles de las diferentes estaciones en decibelios hasta la evaluación de la interferencia, la calidad de la señal, etc. Todas las deficiencias de la señal propia o ajena son claramente visibles en el espectro.
Por ejemplo, la imagen muestra la señal de las estaciones de FM. Puede ver de inmediato quién está transmitiendo dónde, con qué nivel, qué estaciones interfieren entre sí.
También puede usar SDR como analizador de espectro.
Procesamiento de banda ancha
La recepción de la señal inmediatamente con una banda ancha de varios megahercios abre oportunidades increíbles para el procesamiento de la señal. Los fanáticos del código Morse y las competiciones de radio, por ejemplo, pueden decodificar los indicativos de inmediato en una banda ancha (aunque, en mi opinión, esto es antideportivo, pero esta es otra pregunta).
También puede crear un número ilimitado de "receptores virtuales" dentro del ancho de banda. Por ejemplo, se muestra la decodificación de señales de radioaficionados WSPR en dos bandas a la vez desde un receptor físico.
Con la ayuda de SDR y Virtual Audio Cable, los usuarios con una personalidad dividida pueden escuchar dos estaciones a la vez, una en el oído derecho y la otra en el izquierdo;)
Se puede suponer que en el prof. Los dispositivos que procesan una banda ancha ofrecen grandes oportunidades para la búsqueda, clasificación, detección
y supresión de varias señales. Probablemente, la tecnología se usa activamente en radares y otros dispositivos.
Recepción y transmisión de casi cualquier tipo de modulación.
El procesamiento de la señal se realiza en una PC, por lo que las capacidades informáticas están limitadas solo por la presencia de los decodificadores necesarios. AM, FM, WFM, DRM, DAB +, TETRA y muchas otras palabras de miedo: para casi todos los protocolos abiertos modernos puede encontrar un decodificador.
Hasta ahora, el SDR es "demasiado duro", probablemente sea GSM y WiFi, aunque hay algunos avances (
Open BTS ,
WiFi Analyzer ).
En cuanto a la transferencia, los propietarios de URRP o LimeSDR pueden, por ejemplo,
experimentar con DAB + .
Grabación y reproducción de banda ancha
Porque En SDR, todos los datos se escriben inicialmente en forma digital; no hay ningún problema para grabar toda la banda a la vez para escuchar o analizar más tarde. Un solo registro puede contener varias estaciones de radio a la vez, que se pueden escuchar exactamente de la misma manera que desde un receptor real. Esto es algo similar a un archivo RAW de la cámara, donde se puede realizar el procesamiento posterior (balance de blancos, etc.) después del disparo.
El enlace proporciona
un ejemplo de una grabación con un ancho de banda de 760KHz, cuyo panorama se ve así:
En el registro puede encontrar muchas cosas a la vez: la señal de la hora exacta, la telemetría, las señales de conducción, las estaciones de transmisión. Puede abrirlo en el programa gratuito
HDSDR de Matlab . Solo hay un inconveniente, es de gran tamaño. Un minuto de grabación a esta velocidad de bits requiere 350 MB. Pero, por supuesto, con grabaciones reales, no tiene sentido escribir todo en una fila, puede elegir el ancho de banda según las tareas.
Trabajo a distancia
Otra área en desarrollo activo. Algunos receptores y transceptores SDR tienen la capacidad de trabajar de forma remota, como Dado que el receptor es accesible por la dirección IP, no hay una diferencia fundamental, se encuentra al lado de la mesa o a 100 km en el país (por supuesto, la velocidad de transmisión debe establecerse de acuerdo con el ancho del canal de Internet). Dado que cada vez hay más interferencias en las ciudades, esto puede volverse muy relevante.
Tareas de ingeniería e investigación.
Por supuesto, con la grabación y reproducción de banda ancha, hay grandes oportunidades para depurar varias señales, protocolos, probar métodos DSP, etc. Los dispositivos especializados para fines de investigación (USRP) permiten que funcione el dúplex completo, también pueden tener múltiples entradas y la capacidad de sincronizarse, lo que permite la prueba algoritmos como la búsqueda de dirección.
Con GNU Radio, puede crear y probar sistemas complejos de procesamiento de señales utilizando una gran cantidad de unidades estándar.
Espero que las ventajas sean claras, hablemos de las desventajas.
Desventajas de DEG
Solo trabajo estacionario
El principal inconveniente para la mayoría de los usuarios: SDR es en realidad un dispositivo de escritorio estacionario, llevarlo con usted es muy incómodo e incómodo. En las ciudades, por desgracia, el nivel de interferencia a menudo está fuera de los gráficos, y prácticamente no hay receptores portátiles con grabación SDR e IQ.
En los últimos años, comenzaron a aparecer receptores y transceptores fabricados con tecnología SDR, pero un dispositivo compacto y liviano que simplemente podría llevarse con usted, mientras que todavía no hay mercado. Por supuesto, si lo desea, puede llevar una computadora portátil, SDR, antena, cables, adaptadores, powerbank, pero todo esto es bastante engorroso e inconveniente. El mercado para dispositivos SDR portátiles no existe de facto. De las excepciones, quizás
RDR-Pocket , pero su precio es de aproximadamente 1500 euros, y está disponible solo bajo pedido. Las tecnologías modernas hacen posible la fabricación de tales dispositivos, pero simplemente no existe una demanda solvente para ellos.
Precio
Como se desprende de la descripción, un buen SDR es un dispositivo bastante costoso. ADC y FPGA ultrarrápidos, etapas de entrada de bajo ruido, placas de circuitos impresos multicapa, filtros de alta calidad, etc. - el precio de un buen DDC SDR comienza en $ 500 y más, y no puede hacerlo a bajo precio. Los receptores profesionales (USRP, Winradio) cuestan desde $ 1,500 y más.
Sin embargo, también hay progreso. Los receptores SDRPlay bastante buenos con un rango de 10KHz a 2GHz se venden por $ 150, y aunque esto no es un DDC y un ADC de solo 12 bits, es suficiente para la mayoría de las tareas de recepción. Los "silbatos" de RTL-SDR por $ 30 probablemente ya tengan a todos los radioaficionados. Para los fanáticos de VHF y procesamiento de señal, hay LimeSDR de bajo costo, que a un precio de $ 200-300 cubre el rango de hasta 6 GHz.
La parte algorítmica compleja
Está claro que las simulaciones serias de procesamiento de señales digitales "se esconden" detrás de la simplicidad y conveniencia externas. En los últimos 10 años, se ha creado una gran cantidad de software para SDR, y lo más probable es que el usuario promedio no tenga que agregar nada. Pero si desea arreglar algo o crear el suyo propio, no es tan fácil de hacer, el "umbral de entrada" es bastante grande.
Consumo de energía y requisitos del procesador
También es obvio que el consumo actual es bastante alto, al igual que los requisitos para la CPU y la tarjeta de video. La radio "clásica" habitual puede funcionar durante un mes con baterías, el DDC SDR consumirá al menos 1-2 A durante el funcionamiento.
Conclusión
En la parte anterior, algunos se preguntaban por qué esto es necesario, espero que en parte haya logrado responder a esta pregunta.
Todo lo planeado, nuevamente, no encajaba en un artículo. En la siguiente parte, veremos la interfaz de software para el receptor SDR en Python, y tal vez un poco de trabajo con GNU Radio.