Software Defined Radio - bagaimana cara kerjanya? Bagian 5

Hai, Habr.

Pada bagian sebelumnya , penerimaan sinyal menggunakan Radio GNU dibahas. Sekarang kita akan mempertimbangkan masalah terbalik - transmisi sinyal dari berbagai jenis modulasi.



Seperti halnya penerimaan, dengan GNU Radio Anda dapat membuat sistem perangkat lunak yang canggih untuk mentransmisikan sinyal tanpa menulis satu baris kode. Tapi pertama-tama, mari kita lihat perangkat SDR yang dapat bekerja tidak hanya pada penerimaan tetapi juga pada transmisi, mulai dari megahertz ke gigahertz.

Berlanjut di bawah potongan.

Besi

Berbeda dengan receiver RTL SDR V3 yang murah, yang dapat Anda beli seharga $ 30, Anda memerlukan perangkat keras yang lebih serius dan mahal untuk bekerja pada transmisi. Namun, pilihannya sekarang cukup besar. Saya tidak mempertimbangkan di sini transceiver SDR "amatir" murni (Flex / Icom / Yaesu, dll), karena ada sedikit sisa SDR di dalamnya dan mereka tidak akan bekerja untuk kita, kami akan mempertimbangkan SDR lengkap yang dirancang untuk percobaan dengan DSP yang memungkinkan Anda untuk mentransfer apa pun dalam format yang kita butuhkan.

LimeSDR dan LimeSDR Mini



Serangkaian perangkat yang menarik mencakup jangkauan penerimaan / transmisi dari sekitar 10 MHz hingga 3,5 GHz. LimeSDR secara resmi beroperasi dari 100KHz, tetapi sensitivitas di sana menurut ulasan, tidak ada.
Masalah harga adalah sekitar $ 200, tetapi bisa bermasalah untuk membeli papan, karena mereka dijual secara eksklusif melalui crowdsupply dan tidak selalu tersedia. Para penulis mengumpulkan uang sebesar $ 2 juta tetapi tidak mendapatkan server web mereka sendiri dan toko yang lengkap. Namun, untuk kredit mereka, semua pesanan dikirim.

Adalm pluto sdr



Papan dari Perangkat Analog, dirancang terutama untuk siswa. Opsi "SDR untuk orang miskin" yang murah adalah sekitar $ 120, kisaran pengiriman / terima dari 300MHz ke 3,8GHz.

Hackrf



Salah satu motherboard pertama dari jenis ini, yang muncul sekitar 5-6 tahun yang lalu, memiliki rentang frekuensi dari 1 MHz hingga 6 GHz. Papan ini cukup tua, dan untuk parameternya, mahal ($ 300-400), tidak tahu cara bekerja dalam dupleks penuh dan memiliki DAC / ADC 8-bit. Sekarang ada klon Cina, tetapi saya tidak bisa mengatakan apa-apa tentang kualitas mereka.

Ada model lain (Ettus Research, BladeRF, Red Pitaya), mereka menarik, tetapi tidak murah dan sebagian besar tidak mungkin mengambilnya. Untuk seorang pemula, LimeSDR mungkin akan menjadi pilihan terbaik. Tetapi harus ditekankan bahwa semua papan ini dirancang untuk percobaan dengan pemrosesan sinyal digital - mereka bukan transceiver dalam arti radio amatir, daya output mereka sekitar 50 mW, perangkat tidak memiliki atenuator, amplifier, filter, dan untuk CQ DX mereka tidak dioptimalkan sama sekali (ya dan bahkan perangkat lunak r / l untuk mereka biasanya tidak). Meskipun saya mentransmisikan sinyal HSRR wspr pada 7 dan 14 MHz, dan diterima pada 1000 km, yang merupakan hasil yang cukup baik untuk 50 mW dan antena ruang.

Tentu saja, daftar ini tidak mengklaim sebagai ulasan lengkap, tetapi untuk pemahaman umum, saya harap, sudah cukup. Ada tablet yang bermanfaat, meskipun agak ketinggalan jaman, tetapi Anda dapat secara kasar memahami parameter perangkat yang berbeda:

Perangkat lunak

Untuk mulai dengan, catatan penting: semua percobaan ketika bekerja pada transmisi harus dilakukan dengan daya minimal dan dalam rentang yang diizinkan, agar tidak mengganggu layanan lain. Pada prinsipnya, sulit untuk mencegah seseorang dari 10mW, tetapi radio juga harus tetap bersih;)

Jadi, kami meluncurkan GNU Radio dan melanjutkan (jika ada yang melewatkan bagian sebelumnya , disarankan untuk membacanya agar lebih memahami cara menggunakan program ini).

Penting untuk memahami prinsip umum - karena kami memiliki radio Perangkat Lunak, kami dapat mengirimkan apa pun dalam bandwidth perangkat. Kita hanya perlu membuat aliran digital yang diperlukan, dan DAC akan menyiarkan semuanya "sebagaimana adanya" di udara. Seperti yang tertulis di bagian sebelumnya, output ke GNU Radio disebut Sink, nama spesifik akan tergantung pada model perangkat.

Nada sederhana

Tes paling sederhana: cukup sambungkan sumber gelombang sinus ke pemancar.


Tidak terlalu menarik, tetapi untuk beberapa verifikasi, atau sebagai generator sinyal sederhana, ini bisa bermanfaat. Kami mulai sebagai penerima kontrol RTL SDR, dan kami melihat sinyal kami.



Nfm

Mari kita lanjutkan - pertimbangkan cara mentransfer sesuatu yang lebih bermanfaat, misalnya, suara dari file WAV atau mikrofon. GNU Radio memiliki unit Transmit NBFM siap pakai untuk ini. Dia melakukan semua pekerjaan yang diperlukan - mengubah aliran audio kita menjadi sinyal IQ yang kompleks dengan modulasi frekuensi, yang "memahami" SDR.



Hasil tangkapan layar adalah suara dikirim, dan Anda dapat mendengarnya jika memilih FM. Anda juga dapat menerima sinyal seperti itu di radio portabel.



Seperti yang Anda lihat, frekuensi penerimaan dan transmisi diubah menjadi 433 MHz - rentang LPD tanpa izin.

Kontrol Sakelar Nirkabel

Pertimbangkan sekarang sesuatu yang lebih menarik. Karena kita berbicara tentang pita 433 MHz, kita dapat mendemonstrasikan satu "hack kotor" - memutar sinyal yang direkam sebelumnya. Ini akan memungkinkan kita untuk tidak memahami pengkodean sinyal, tetapi hanya untuk merekam dan mengirimkannya, tanpa memahami apa yang ada di dalamnya. Peretasan "kotor" hampir secara harfiah, karena kami akan memutar sinyal yang direkam dari udara, yang jauh dari ideal.

Misalnya, ambil sakelar nirkabel 434MHz yang murah. Saya menggunakan sesuatu seperti ini, membeli di Mediamarkt.



Kami tidak akan berurusan dengan formatnya, tetapi cukup merekam sinyal "apa adanya". Untuk melakukan ini, buatlah rangkaian sederhana di GNU Radio.



Laju pengambilan sampel dipilih kecil agar tidak menulis band terlalu lebar - file akan memakan banyak ruang, dan kelebihannya akan disiarkan.

Sink FFT diperlukan untuk visualisasi untuk memastikan bahwa sinyalnya benar-benar:



Kami menghidupkan rekaman, tekan tombol pada remote control, matikan rekaman. Omong-omong, file yang direkam dapat dibuka di Cool Edit dan pastikan bahwa sinyal direkam secara normal:



Sekarang kita "mengumpulkan" bagian transmisi dari sirkuit: kita memuat sinyal dari file dan hanya mengirimkannya untuk transmisi.



Kami juga harus menyebutkan blok Throttle, yang menunjukkan pada tingkat pengambilan sampel apa untuk membaca data dari file (informasi ini tidak ada dalam file itu sendiri). Blok Multiply Const memperkuat sinyal seandainya level dalam rekaman tidak mencukupi.

Kemudian semuanya sederhana - kita mulai pemancar, pastikan lampu meja menyala :) Dengan daya transmisi penuh, kami berhasil menyalakan lampu dari ujung lain apartemen. Namun, metode ini, seperti telah disebutkan, cukup "kotor" - sinyalnya sendiri tidak sempurna, dan semua yang ada di udara ditransmisikan, termasuk suara yang direkam dan mungkin sinyal dari perangkat lain yang secara tidak sengaja masuk ke dalam rekaman. Tapi untuk tes atau mengendalikan mesin yang dikendalikan radio di dalam ruangan, tidak masalah.

Kesimpulan

Seperti yang Anda lihat, SDR menyediakan bidang yang cukup besar untuk percobaan dengan sinyal yang berbeda, dan ini cukup sederhana.

Segala sesuatu yang dikandung lagi tidak cocok menjadi satu bagian. Pada bagian selanjutnya, jenis modulasi yang lebih kompleks akan dipertimbangkan.