सॉफ्टवेयर डिफाइंड रेडियो - यह कैसे काम करता है? भाग २

हाय, हैब्र।

पहले भाग में , मुख्य प्रकार के एसडीआर उपकरणों का वर्णन किया गया था और उनकी विशेषताओं का संक्षेप में वर्णन किया गया था। दूसरे भाग में मैं आपको एसडीआर के पेशेवरों और विपक्षों के बारे में अधिक बताऊंगा, इस तकनीक का उपयोग करने के उदाहरण भी दिए जाएंगे।



कटौती के तहत निरंतरता (सावधानी से, यातायात)।

यदि कोई पहले भाग से चूक गया, तो इसके बारे में बेहतर ढंग से समझने के लिए इसके साथ शुरू करना उचित है।

एसडीआर के लाभ

सबसे पहले, एसडीआर के लाभों के बारे में बात करते हैं, जो वे उपयोगकर्ता को देते हैं। यह स्पष्ट है कि सभी की प्राथमिकताएँ अलग-अलग हैं, इसलिए अलग-अलग वस्तुओं को मिलाया जाता है। उनमें से कौन सा "अधिक महत्वपूर्ण है" कहना मुश्किल है, लेकिन शायद असंभव है, हर कोई खुद के लिए फैसला करेगा।

नयनाभिराम प्रसारण की समीक्षा

सबसे पहले और सबसे स्पष्ट है, एसडीआर एयरवेव्स के पैनोरमा को "जैसा है" दिखाता है।



यह दृश्यता के मामले में और नए संकेतों की खोज के मामले में काफी सुविधाजनक है। स्क्रीन पर आप तुरंत देख सकते हैं, उदाहरण के लिए, कि कुछ स्टेशन सही 100KHz पर उच्च आवृत्ति पर काम कर रहे हैं, विभिन्न हस्तक्षेप, नए और विशेष रूप से छोटे सिग्नल आदि दिखाई दे रहे हैं। उदाहरण के लिए, एक तेजी से बदलती आवृत्ति के साथ संकेत, उदाहरण के लिए, एक साधारण "क्लासिक" रिसीवर या ट्रांसीवर बस दिखाई नहीं दे रहे हैं,। और व्यक्ति उनकी उपस्थिति के बारे में अनुमान भी नहीं लगाएगा।

कोई भी यह देख सकता है कि डच एसडीआर पर वेब-पैनोरमा खोलकर हवा पर क्या हो रहा है, यह कैसे दिखता है और सुनता है। वहां से एक तस्वीर के एक उदाहरण के रूप में, आवृत्ति hopping प्रणाली का संचालन स्पष्ट रूप से दिखाई देता है (लेकिन यह सटीक नहीं है)।

समायोज्य डिजिटल फिल्टर और ध्वनि प्रभाव

अनुभव वाले हम्स शायद उस समय को याद करते हैं जब रेडियो स्टेशनों के लिए संकीर्ण-बैंड क्वार्ट्ज फिल्टर अलग से खरीदे जाते थे, और उनके लिए इतने कम पैसे खर्च होते थे। सस्ते घरेलू रिसीवरों में स्थिति और भी बदतर है - फिल्टर वहां सरल हैं, और आमतौर पर किसी भी तरह से एक चीनी यादृच्छिक के साथ कॉन्फ़िगर किया जाता है, क्योंकि भाग्य में यह होगा। हां, और ऐसे रिसीवर में सेटिंग्स आमतौर पर केवल दो हैं - वाइड और नैरो। एसडीआर में, सभी फ़िल्टर गणितीय रूप से किए जाते हैं, इसलिए किसी भी फ़िल्टर की चौड़ाई को बस "माउस" या सेटिंग्स में सेट के साथ चुना जा सकता है। फिल्टर की आयताकारता भी लगभग सही हो सकती है - गणितीय रूप से आप फिल्टर के किसी भी क्रम को चुन सकते हैं, सब कुछ केवल एल्गोरिदम द्वारा सीमित है।



इसी तरह, शोर में कमी सेटिंग्स, एजीसी गुणांक, आदि सेट किए जा सकते हैं।

वैसे, कुछ ऑडियोफाइल्स का मानना ​​है कि "साधारण" एनालॉग फिल्टर ध्वनि और ट्यूब लैंप की तुलना में बेहतर है, मेरे लिए यह कहना मुश्किल है। शायद डिजिटल फिल्टर का रूप ध्वनि की धारणा को प्रभावित करता है, प्रयोग के लिए एक क्षेत्र भी है।

माप क्षमता

एसडीआर काफी सटीक मीटर है। डेसिबल में विभिन्न स्टेशनों के स्तर के प्रतिबंधात्मक प्रदर्शन से शुरू होकर, हस्तक्षेप, सिग्नल की गुणवत्ता, आदि का आकलन करने के लिए आपके स्वयं या किसी अन्य सिग्नल की सभी कमियां स्पष्ट रूप से स्पेक्ट्रम पर दिखाई देती हैं।

उदाहरण के लिए, तस्वीर एफएम स्टेशनों का संकेत दिखाती है। आप तुरंत देख सकते हैं कि कौन कहां प्रसारण कर रहा है, किस स्तर के साथ, कौन से स्टेशन एक दूसरे के साथ हस्तक्षेप करते हैं।



आप एसडीआर को स्पेक्ट्रम विश्लेषक के रूप में भी उपयोग कर सकते हैं।

ब्रॉडबैंड प्रोसेसिंग

कई मेगाहर्ट्ज़ के एक विस्तृत बैंड के साथ तुरंत सिग्नल का रिसेप्शन सिग्नल प्रोसेसिंग के अद्भुत अवसरों को खोलता है। उदाहरण के लिए, मोर्स कोड और रेडियो प्रतियोगिताओं के प्रशंसक, एक विस्तृत बैंड में तुरंत कॉलिग्नस को डिकोड कर सकते हैं (हालांकि, मेरी राय में, यह अप्रमाणिक है, लेकिन यह एक और सवाल है)।



आप बैंडविड्थ के भीतर असीमित संख्या में "वर्चुअल रिसीवर" भी बना सकते हैं। उदाहरण के लिए, एक ही समय में एक भौतिक रिसीवर से दो बैंडों पर शौकिया रेडियो संकेतों की डब्ल्यूएसपीआर को डिकोडिंग दिखाया गया है।



एसडीआर और वर्चुअल ऑडियो केबल की मदद से, विभाजित व्यक्तित्व वाले उपयोगकर्ता एक साथ दो स्टेशनों को सुन सकते हैं, एक दाएं कान में और दूसरा बाएं में;)

यह माना जा सकता है कि प्रो। एक विस्तृत बैंड को संसाधित करने वाले उपकरण विभिन्न संकेतों की खोज, वर्गीकरण, पहचान और दमन के लिए शानदार अवसर प्रदान करते हैं। संभवतः, रडार और अन्य उपकरणों में तकनीक का सक्रिय रूप से उपयोग किया जाता है।

लगभग किसी भी प्रकार के मॉड्यूलेशन का रिसेप्शन और ट्रांसमिशन

सिग्नल प्रोसेसिंग एक पीसी पर की जाती है, इसलिए कंप्यूटिंग क्षमताओं को केवल आवश्यक डिकोडर की उपस्थिति तक सीमित किया जाता है। AM, FM, WFM, DRM, DAB +, TETRA और कई अन्य डरावने शब्द - लगभग सभी आधुनिक ओपन प्रोटोकॉल के लिए आप एक डिकोडर पा सकते हैं।



अब तक, एसडीआर "बहुत कठिन है", यह शायद जीएसएम और वाईफाई है, हालांकि कुछ प्रगति ( ओपन बीटीएस , वाईफाई एनालिसिस ) हैं।

स्थानांतरण के लिए, URRP या LimeSDR के मालिक, उदाहरण के लिए, DAB + के साथ प्रयोग कर सकते हैं।

ब्रॉडबैंड रिकॉर्डिंग और प्लेबैक

क्योंकि एसडीआर में, सभी डेटा शुरू में डिजिटल रूप में लिखे गए हैं, बाद में सुनने या विश्लेषण करने के लिए पूरे बैंड को एक बार में रिकॉर्ड करने में कोई समस्या नहीं है। एक एकल रिकॉर्ड में एक साथ कई रेडियो स्टेशन शामिल हो सकते हैं, जिसे वास्तविक रिसीवर से बिल्कुल उसी तरह से सुना जा सकता है। यह कुछ हद तक कैमरे से RAW फ़ाइल के समान है, जहाँ पोस्ट-प्रोसेसिंग (श्वेत संतुलन, आदि) शूटिंग के बाद किया जा सकता है।

लिंक 760KHz की बैंडविड्थ के साथ रिकॉर्डिंग का एक उदाहरण प्रदान करता है, जिसका पैनोरमा इस तरह दिखता है:



रिकॉर्ड में आप एक ही बार में बहुत सी चीजें पा सकते हैं - सटीक समय का बीकन, टेलीमेट्री, ड्राइव बीकन, प्रसारण स्टेशन। आप इसे Matlab फ्री प्रोग्राम HDSDR में खोल सकते हैं। केवल एक ही खामी है, यह एक बड़े आकार की है। इस बिटरेट पर एक मिनट की रिकॉर्डिंग में 350 एमबी लगती है। लेकिन निश्चित रूप से, वास्तविक रिकॉर्डिंग के साथ, यह सब कुछ एक पंक्ति में लिखने का कोई मतलब नहीं है, आप कार्यों के आधार पर बैंडविड्थ चुन सकते हैं।

रिमोट का काम

एक और सक्रिय रूप से विकासशील क्षेत्र। कुछ एसडीआर रिसीवर्स और ट्रांससेवर्स के पास दूरस्थ रूप से काम करने की क्षमता है चूंकि रिसीवर आईपी पते द्वारा सुलभ है, इसलिए कोई मौलिक अंतर नहीं है, यह देश में तालिका या 100 किमी के बगल में खड़ा है (बेशक, प्रसारण बिटरेट को इंटरनेट चैनल की चौड़ाई के अनुसार सेट किया जाना चाहिए)। यह देखते हुए कि शहरों में अधिक से अधिक हस्तक्षेप हैं, यह बहुत प्रासंगिक हो सकता है।

इंजीनियरिंग और अनुसंधान कार्य

बेशक, ब्रॉडबैंड रिकॉर्डिंग और प्लेबैक के साथ, विभिन्न संकेतों, प्रोटोकॉल, परीक्षण डीएसपी विधियों आदि को डीबग करने के लिए बहुत अच्छे अवसर हैं। अनुसंधान प्रयोजनों के लिए विशिष्ट उपकरण (यूएसआरपी) पूर्ण द्वैध काम करने की अनुमति देते हैं, इसमें कई इनपुट और सिंक्रनाइज़ करने की क्षमता भी हो सकती है, जो परीक्षण की अनुमति देता है दिशा खोजने जैसे एल्गोरिदम।



जीएनयू रेडियो के साथ, आप बड़ी संख्या में ऑफ-द-शेल्फ इकाइयों का उपयोग करके जटिल सिग्नल प्रोसेसिंग सिस्टम बना और परीक्षण कर सकते हैं।



मुझे उम्मीद है कि फायदे स्पष्ट हैं, चलो नुकसान के बारे में बात करते हैं।

एसडीआर नुकसान

केवल स्टेशनरी का काम

अधिकांश उपयोगकर्ताओं के लिए मुख्य दोष - एसडीआर वास्तव में एक स्थिर डेस्कटॉप डिवाइस है, इसे अपने साथ ले जाना बहुत असुविधाजनक और असुविधाजनक है। शहरों में, अफसोस, हस्तक्षेप का स्तर अक्सर चार्ट से दूर होता है, और एसडीआर और आईक्यू रिकॉर्डिंग के साथ व्यावहारिक रूप से कोई पोर्टेबल रिसीवर नहीं होते हैं।

हाल के वर्षों में, एसडीआर तकनीक का उपयोग करके प्राप्त रिसीवर और ट्रांससीवर्स दिखाई देने लगे, लेकिन एक कॉम्पैक्ट और हल्का उपकरण जो केवल आपके साथ लिया जा सकता था, जबकि अभी भी कोई बाजार नहीं है। बेशक, यदि आप चाहें, तो आप अपने साथ एक लैपटॉप, एसडीआर, एंटीना, तार, एडेप्टर, पावरबैंक ले सकते हैं, लेकिन यह सब काफी बोझिल और असुविधाजनक है। पोर्टेबल एसडीआर उपकरणों के लिए बाजार वास्तव में मौजूद नहीं है। अपवादों में से, शायद आरडीआर-पॉकेट , लेकिन इसकी कीमत लगभग 1500 यूरो है, और यह केवल ऑर्डर पर उपलब्ध है। आधुनिक प्रौद्योगिकियां ऐसे उपकरण बनाना संभव बनाती हैं, लेकिन उनके लिए बस विलायक की मांग नहीं है।

कीमत

जैसा कि विवरण से स्पष्ट है, एक अच्छा एसडीआर एक काफी महंगा उपकरण है। Ultrafast ADCs और FPGAs, कम शोर इनपुट चरणों, बहुपरत मुद्रित सर्किट बोर्ड, उच्च गुणवत्ता वाले फिल्टर, आदि - अच्छे डीडीसी एसडीआर की कीमत $ 500 और उच्चतर से शुरू होती है, और आप इसे सस्ते में नहीं कर सकते। पेशेवर रिसीवर (USRP, Winradio) की कीमत $ 1,500 और उससे अधिक है।

हालाँकि, वहाँ भी प्रगति है। 10KHz से 2GHz तक की रेंज के साथ काफी अच्छे SDRPlay रिसीवर $ 150 के लिए बेचते हैं, और हालांकि यह केवल 12 बिट्स का DDC और ADC नहीं है, यह अधिकांश रिसेप्शन कार्यों के लिए पर्याप्त है। $ 30 के लिए RTL-SDR का "सीटी" शायद पहले से ही हर रेडियो शौकिया है। वीएचएफ और सिग्नल प्रोसेसिंग के प्रशंसकों के लिए, सस्ती लाइमएसडीआर हैं, जो $ 200-300 की कीमत पर 6 गीगाहर्ट्ज तक की सीमा को कवर करते हैं।

जटिल एल्गोरिथम भाग

यह स्पष्ट है कि डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग के गंभीर सिमुलेशन बाहरी सादगी और सुविधा के पीछे "छिपते हैं"। पिछले 10 वर्षों में, एसडीआर के लिए बड़ी संख्या में विभिन्न सॉफ्टवेयर बनाए गए हैं, और सबसे अधिक संभावना है कि औसत उपयोगकर्ता को कुछ भी जोड़ना नहीं होगा। लेकिन अगर आप कुछ ठीक करना चाहते हैं या अपना खुद का बनाना चाहते हैं, तो ऐसा करना इतना आसान नहीं है, "प्रवेश सीमा" काफी बड़ी है।

बिजली की खपत और प्रोसेसर आवश्यकताएँ

यह भी स्पष्ट है कि वर्तमान खपत काफी अधिक है, क्योंकि सीपीयू और वीडियो कार्ड की आवश्यकताएं हैं। सामान्य "क्लासिक" रेडियो बैटरी पर एक महीने के लिए काम कर सकता है, डीडीसी एसडीआर ऑपरेशन के दौरान कम से कम 1-2 ए का उपभोग करेगा।

निष्कर्ष

पिछले भाग में, कुछ ने सोचा कि यह सब क्यों आवश्यक है, मुझे उम्मीद है कि आंशिक रूप से इस सवाल का जवाब देने में कामयाब रहे।

वह सब जो योजनाबद्ध था, फिर से एक लेख में फिट नहीं हुआ। अगले भाग में, हम पायथन में एसडीआर रिसीवर के लिए सॉफ्टवेयर इंटरफेस को देखेंगे, और शायद जीएनयू रेडियो के साथ थोड़ा काम करेंगे।