Oi Habr.
Na
primeira parte , os principais tipos de dispositivos SDR foram descritos e suas características foram brevemente descritas. Na segunda parte, vou falar mais sobre os prós e contras da SDR, também serão fornecidos exemplos de uso dessa tecnologia.
Continuação sob o corte (com cuidado, tráfego).
Se alguém perdeu a
primeira parte , é aconselhável começar com ela para entender melhor do que se trata.
Benefícios do SDR
Primeiro, vamos falar sobre os benefícios do SDR, sobre o que eles dão ao usuário. É claro que as prioridades de todos são diferentes, portanto, itens diferentes são misturados. Qual deles é "mais importante" é difícil dizer, mas provavelmente impossível, todos decidirão por si mesmos.
Revisão da transmissão panorâmica
Primeiro e mais óbvio, o SDR mostra o panorama das ondas de rádio "como estão".
Isso é bastante conveniente, tanto em termos de visibilidade quanto em busca de novos sinais. Na tela, você pode ver imediatamente, por exemplo, que alguma estação está funcionando na freqüência 100KHz mais alta certa, várias interferências, sinais novos e especialmente curtos etc. são visíveis. Sinais com uma frequência de rápida mudança, por exemplo, em um receptor ou transceptor "clássico" comum simplesmente não são visíveis, e a pessoa nem vai adivinhar sua presença.
Qualquer um pode ver como fica e ouvir o que está acontecendo no ar, abrindo um
panorama da web no SDR holandês. Como exemplo de uma imagem a partir daí, a operação do
sistema de salto de frequência é claramente visível (mas isso não é preciso).
Filtros digitais ajustáveis e efeitos sonoros
Presuntos com experiência provavelmente se lembram dos momentos em que os filtros de quartzo de banda estreita foram comprados separadamente para estações de rádio e custam pouco dinheiro. A situação é ainda pior em receptores domésticos baratos - os filtros são mais simples por lá e
geralmente configurados
de qualquer maneira com um acaso chinês, como seria de sorte. Sim, e as configurações nesses receptores geralmente são apenas duas - Wide e Narrow. No SDR, todos os filtros são executados matematicamente; portanto, qualquer largura de filtro pode ser simplesmente selecionada com o "mouse" ou definida nas configurações. A retangularidade dos filtros também pode ser quase perfeita - matematicamente, você pode escolher qualquer ordem de filtros, tudo é limitado apenas pelo algoritmo.
Da mesma forma, é possível definir configurações de redução de ruído, coeficientes de AGC etc.
A propósito, alguns audiófilos acreditam que filtros analógicos "comuns" soam
mais quentes e melhores do que
lâmpadas de tubo , é difícil para mim dizer. Talvez a forma dos filtros digitais afete a percepção do som, também existe um campo para experimentação.
Capacidade de medição
SDR é um medidor bastante preciso. Começando pela exibição banal dos níveis de diferentes estações em decibéis, até a avaliação da interferência, qualidade do sinal, etc. Todas as deficiências do seu próprio sinal ou do de outro são claramente visíveis no espectro.
Por exemplo, a imagem mostra o sinal das estações FM. Você pode ver imediatamente quem está transmitindo onde, com que nível, quais estações interferem entre si.
Você também pode usar o SDR como um analisador de espectro.
Processamento de banda larga
A recepção do sinal imediatamente com uma ampla faixa de vários megahertz abre incríveis oportunidades para o processamento do sinal. Os fãs de código Morse e competições de rádio, por exemplo, podem decodificar indicativos imediatamente em uma banda larga (embora, na minha opinião, isso seja antidesportivo, mas essa seja outra questão).
Você também pode criar um número ilimitado de "receptores virtuais" dentro da largura de banda. Por exemplo, a decodificação de sinais de rádio amador WSPR em duas bandas ao mesmo tempo a partir de um receptor físico é mostrada.
Com a ajuda do SDR e do Virtual Audio Cable, os usuários com uma personalidade dividida podem ouvir duas estações ao mesmo tempo, uma na orelha direita e outra na esquerda;)
Pode-se supor que no prof. Os dispositivos que processam uma banda larga oferecem grandes oportunidades para a pesquisa, classificação, detecção
e supressão de vários sinais. Provavelmente, a tecnologia é usada ativamente em radares e outros dispositivos.
Recepção e transmissão de quase qualquer tipo de modulação
O processamento de sinal é feito em um PC, portanto, os recursos de computação são limitados apenas pela presença dos decodificadores necessários. AM, FM, WFM, DRM, DAB +, TETRA e muitas outras palavras assustadoras - para quase todos os protocolos abertos modernos, você pode encontrar um decodificador.
Até agora, o SDR é "muito difícil", provavelmente é GSM e WiFi, embora haja algum progresso (
Open BTS ,
WiFi Analyzer ).
Quanto à transferência, os proprietários do URRP ou LimeSDR podem, por exemplo,
experimentar o DAB + .
Gravação e reprodução em banda larga
Porque no SDR, todos os dados são gravados inicialmente em formato digital; não há problema em gravar a banda inteira de uma só vez para ouvir ou analisar posteriormente. Um único registro pode conter várias estações de rádio ao mesmo tempo, que podem ser ouvidas exatamente da mesma maneira que em um receptor real. É um pouco semelhante a um arquivo RAW da câmera, onde o pós-processamento (balanço de branco etc.) pode ser feito após o disparo.
O link fornece
um exemplo de gravação com uma largura de banda de 760KHz, cujo panorama se parece com o seguinte:
No registro, você pode encontrar muitas coisas de uma só vez - o farol da hora exata, telemetria, sinalizadores de unidade, estações de transmissão. Você pode abri-lo no programa gratuito
Matlab HDSDR . Existe apenas uma desvantagem, é um tamanho grande. Um minuto de gravação nesta taxa de bits leva 350 MB. Mas é claro que, com gravações reais, não faz sentido escrever tudo em sequência, você pode escolher a largura de banda dependendo das tarefas.
Trabalho remoto
Outra área em desenvolvimento ativo. Alguns receptores e transceptores SDR têm a capacidade de trabalhar remotamente - como Como o receptor é acessível por endereço IP, não há diferença fundamental, fica ao lado da mesa ou 100 km no país (é claro, a taxa de bits da transmissão deve ser definida de acordo com a largura do canal da Internet). Dado que há cada vez mais interferência nas cidades, isso pode se tornar muito relevante.
Tarefas de engenharia e pesquisa
Obviamente, com gravação e reprodução em banda larga, existem grandes oportunidades para depurar vários sinais, protocolos, testar métodos DSP, etc. Dispositivos especializados para fins de pesquisa (USRP) permitem que o full duplex funcione, também podem ter várias entradas e a capacidade de sincronizar, o que permite testar algoritmos como busca de direção.
Com o GNU Radio, você pode criar e testar sistemas complexos de processamento de sinais usando um grande número de unidades prontas para uso.
Espero que as vantagens sejam claras, vamos falar sobre as desvantagens.
Desvantagens do SDR
Apenas trabalho estacionário
A principal desvantagem para a maioria dos usuários - o SDR é, na verdade, um dispositivo de desktop fixo, levando-o com você é muito inconveniente e desconfortável. Nas cidades, infelizmente, o nível de interferência costuma estar fora dos gráficos e praticamente não há receptores portáteis com gravação SDR e QI.
Nos últimos anos, começaram a aparecer receptores e transceptores fabricados com a tecnologia SDR, mas um dispositivo compacto e leve que poderia simplesmente ser levado com você, enquanto ainda não há mercado. Obviamente, se desejar, você pode levar um laptop, SDR, antena, fios, adaptadores, powerbank com você, mas tudo isso é bastante complicado e inconveniente. O mercado de dispositivos portáteis SDR não existe de fato. Das exceções, talvez o
RDR-Pocket , mas seu preço é de cerca de 1500 Euros e está disponível apenas sob pedido. As tecnologias modernas tornam possível a fabricação desses dispositivos, mas simplesmente não há demanda por solventes para eles.
Preço
Como fica claro na descrição, um bom SDR é um dispositivo bastante caro. ADCs e FPGAs ultrarrápidos, estágios de entrada de baixo ruído, placas de circuito impresso de multicamadas, filtros de alta qualidade etc. - o preço do bom DDC SDR começa em US $ 500 ou mais, e você não pode fazer isso de maneira barata. Os receptores profissionais (USRP, Winradio) custam a partir de US $ 1.500 ou mais.
No entanto, também há progresso. Receptores SDRPlay muito bons, com um intervalo de 10KHz a 2GHz, são vendidos por US $ 150 e, embora esse não seja um DDC e um ADC de apenas 12 bits, é suficiente para a maioria das tarefas de recepção. Os “assobios” do RTL-SDR por US $ 30 provavelmente já possuem todos os radioamadores. Para os fãs de VHF e processamento de sinal, há o LimeSDR barato, que a um preço de US $ 200-300 cobre a faixa de até 6 GHz.
A parte algorítmica complexa
É claro que simulações sérias do processamento de sinal digital "se escondem" por trás da simplicidade e conveniência externas. Nos últimos 10 anos, um grande número de vários softwares para SDR foi criado e, provavelmente, o usuário médio não precisará adicionar nada. Mas se você deseja consertar algo ou criar o seu próprio, não é tão fácil, o "limite de entrada" é bastante grande.
Requisitos de consumo de energia e processador
Também é óbvio que o consumo atual é bastante alto, assim como os requisitos para a CPU e a placa de vídeo. O rádio "clássico" usual pode funcionar por um mês com baterias, o DDC SDR consumirá pelo menos 1-2 A durante a operação.
Conclusão
Na parte anterior, alguns se perguntaram por que isso é necessário, espero que parcialmente tenha respondido a essa pergunta.
Tudo o que foi planejado, novamente não se encaixou em um artigo. Na próxima parte, veremos a interface do software para o receptor SDR em Python, e talvez um pouco de trabalho com o GNU Radio.