Radio definida por software: ¿cómo funciona? Parte 5

Hola Habr

En la parte anterior , se discutió la recepción de la señal usando GNU Radio. Ahora consideraremos el problema inverso: la transmisión de señales de varios tipos de modulación.



Al igual que con la recepción, con GNU Radio puede crear un sofisticado sistema de software para transmitir señales sin escribir una sola línea de código. Pero primero, echemos un vistazo a los dispositivos SDR que pueden funcionar no solo en la recepción sino también en la transmisión, que van desde megahercios a gigahercios.

Continúa debajo del corte.

Hierro

A diferencia del receptor RTL SDR V3 barato, que puede comprar por $ 30, necesita un hardware más serio y costoso para trabajar en la transmisión. Sin embargo, la elección ahora es bastante grande. No considero aquí transceptores SDR puramente "aficionados" (Flex / Icom / Yaesu, etc.), porque Queda poco de SDR en ellos y no funcionarán para nosotros, consideraremos SDR completos diseñados para experimentos con DSP que le permiten transferir cualquier cosa en el formato que necesitamos.

LimeSDR y LimeSDR Mini



Una interesante serie de dispositivos cubre el rango de recepción / transmisión de aproximadamente 10 MHz a 3.5 GHz. LimeSDR opera formalmente desde 100KHz, pero la sensibilidad allí según las revisiones, ninguna.
El precio de emisión es de aproximadamente $ 200, pero puede ser problemático comprar un tablero, porque se venden exclusivamente a través de crowdsupply y no siempre están disponibles. Los autores recaudaron dinero por $ 2 millones, pero no obtuvieron su propio servidor web y una tienda en toda regla. Sin embargo, para su crédito, todos los pedidos fueron enviados.

Adalm pluto sdr



El tablero de Analog Devices, diseñado principalmente para estudiantes. La opción barata "SDR para los pobres" es de alrededor de $ 120, el rango de transmisión / recepción es de 300MHz a 3.8GHz.

Hackrf



Una de las primeras placas base de este tipo, que apareció hace unos 5-6 años, tiene un rango de frecuencia de 1 MHz a 6 GHz. La placa es bastante antigua y, por sus parámetros, costosa ($ 300-400), no sabe cómo trabajar en dúplex completo y tiene un DAC / ADC de 8 bits. Ahora hay clones chinos, pero no puedo decir nada sobre su calidad.

Hay otros modelos (Ettus Research, BladeRF, Red Pitaya), son interesantes, pero no baratos y la mayoría es poco probable que los acepten. Para un principiante, LimeSDR probablemente sería la mejor opción. Pero debe enfatizarse que todas estas placas están diseñadas para experimentos con procesamiento de señal digital: no son transceptores en el sentido de la radioafición, su potencia de salida es de aproximadamente 50 mW, el dispositivo no tiene atenuadores, amplificadores, filtros y para CQ DX no están optimizados en absoluto (sí e incluso el software r / l para ellos generalmente no lo es). Aunque transmití una señal HSRR wspr a 7 y 14 MHz, y fue recibida a 1000 km, que es un resultado bastante bueno para 50 mW y una antena de sala.

Por supuesto, esta lista no pretende ser una revisión completa, pero para una comprensión general, espero, es suficiente. Hay una tableta útil, aunque un poco desactualizada, pero puede comprender los parámetros de diferentes dispositivos:

Software

Para empezar, una nota importante: todos los experimentos al trabajar en la transmisión deben realizarse con una potencia mínima y en los rangos permitidos, para no interferir con otros servicios. En principio, es difícil evitar que alguien tenga 10 mW, pero la radio también debe mantenerse limpia;)

Entonces, lanzamos GNU Radio y procedemos (si alguien se perdió la parte anterior , es recomendable leerla para comprender mejor cómo usar este programa).

Es importante comprender el principio general: dado que tenemos una radio definida por software, podemos transmitir cualquier cosa dentro del ancho de banda del dispositivo. Solo necesitamos crear la transmisión digital necesaria, y el DAC transmitirá todo "tal cual" al aire. Como se escribió en la parte anterior, la salida a GNU Radio se llama Sink, el nombre específico dependerá del modelo del dispositivo.

Tono simple

La prueba más simple: simplemente conecte la fuente de la onda sinusoidal al transmisor.


No es muy interesante, pero para alguna verificación, o como un simple generador de señal, puede ser útil. Comenzamos como el receptor de control RTL SDR, y vemos nuestra señal.



Nfm

Avancemos: considere cómo transferir algo más útil, por ejemplo, el sonido de un archivo WAV o un micrófono. GNU Radio tiene una unidad de transmisión NBFM lista para esto. Él hace todo el trabajo necesario: convierte nuestra transmisión de audio en una señal IQ compleja con modulación de frecuencia, que "comprende" el SDR.



El resultado en la captura de pantalla es que el sonido se transmite y puede escucharlo si selecciona FM. También puede recibir dicha señal en radios portátiles.



Como puede ver, la frecuencia de recepción y transmisión se cambió a 433 MHz, un rango LPD sin licencia.

Control de interruptor inalámbrico

Considere ahora algo más interesante. Como estamos hablando de la banda de 433 MHz, podemos demostrar un "truco sucio": reproducir una señal pregrabada. Esto nos permitirá no entender la codificación de la señal, sino simplemente grabarla y transmitirla, sin comprender lo que hay dentro. El truco está "sucio" casi literalmente, porque reproduciremos la señal grabada desde el aire, que está lejos de ser ideal.

Por ejemplo, tome un interruptor inalámbrico barato de 434MHz. Usé algo como esto, comprado en Mediamarkt.



No trataremos su formato, sino que simplemente registraremos la señal "tal cual". Para hacer esto, cree un circuito simple en GNU Radio.



La frecuencia de muestreo se eligió pequeña para no escribir una banda demasiado amplia: el archivo ocupará mucho espacio y el exceso se transmitirá.

Se necesita FFT Sink para la visualización para asegurarse de que la señal sea realmente:



Encendemos la grabación, presionamos el botón en el control remoto, apagamos la grabación. Por cierto, el archivo grabado se puede abrir en Cool Edit y asegúrese de que la señal se grabe normalmente:



Ahora "recolectamos" la parte transmisora ​​del circuito: cargamos la señal del archivo y simplemente la enviamos para su transmisión.



También debemos mencionar el bloque Throttle, que indica a qué frecuencia de muestreo leer los datos de un archivo (esta información no está en el archivo en sí). El bloque Multiply Const amplifica la señal en caso de que su nivel en la grabación sea insuficiente.

Entonces todo es simple: arrancamos el transmisor, nos aseguramos de que la lámpara del escritorio se encienda :) A plena potencia de transmisión, logramos encender la lámpara desde el otro extremo del departamento. Sin embargo, el método, como ya se mencionó, es bastante "sucio": la señal en sí no es perfecta y se transmite todo lo que está en el aire, incluido el ruido grabado y posiblemente las señales de otros dispositivos que cayeron accidentalmente en la grabación. Pero para las pruebas o el control de una máquina controlada por radio dentro de una habitación, está bien.

Conclusión

Como puede ver, el SDR proporciona un campo bastante grande para experimentos con diferentes señales, y esto es bastante simple.

Todo lo concebido nuevamente no encajaba en una parte. En la siguiente parte, se considerarán tipos de modulación más complejos.