Под программно-конфигурируемым радио (ПКР) понимают любое устройство передачи данных, в котором некоторые или все функции физического уровня определяются программно. В качестве примера можно привести современные смартфоны, потому что, большая часть обработки информационного сигнала производится в сигнальном процессоре (DSP).
Современное использование радиоустройств требует приведения оборудования к общему виду, чтобы оно имело возможность применения для различных задач и целей. В связи с этим и возникла идея SDR (Software Defined Radio, программно-конфигурируемое радио, ПКР).
С помощью программного обеспечения (ПО) один приёмопередатчик может быть настроен под множество различных форм сигнала. Такое устройство является ядром для построения множества систем, например, национальной общественной системы безопасности с универсальной совместимостью.
Технология SDR очень привлекательна для производителей, операторов беспроводной связи и военных служб из-за того, что одна аппаратная платформа может быть настроена с помощью специального ПО для приема большого количества форм сигналов. В результате такие аппаратные элементы как детекторы, смесители, фильтры, демодуляторы, модуляторы и усилители, становятся не нужны. В то же время получаем многофункциональную платформу, имеющую множество режимов работы и набор диапазонов частот, переключение между которыми осуществляется автоматически и динамически в технической части удалённым способом.
Актуальность данной работы выражается в том, что программно- конфигурируемое радио становится доминирующей технологией.
В наше время существует множество типов сигналов, в зависимости от типа модуляции, частоты и прочих факторов. И чтобы иметь возможность всех их принять требовалось бы множество оборудования.
Именно для этого была открыта технология SDR. Она позволяет принимать сигналы с разными частотами, модуляцией и т.д., так как большинство функций физического уровня выполняется в цифровом виде в DSP. Программно- конфигурируемое радио RTL-SDR способно принимать различные типы сигналов, что соответствует требованию для современных РПУ.
Сигнальный процессор берёт на себя большую часть функций, которые раньше выполнялись в аналоговых схемах. Этот подход очень удачен, учитывая гибкость программной реализации и возможность компенсации некоторых нежелательных эффектов, которые возникают в аппаратной части. Более того, программная реализация позволяет изменять и дополнять функционал устройства и улучшать его характеристики с минимальными затратами, устранить непрерывности.
Так как обработка сигнала происходит в цифровом виде, то необходимо программное обеспечение, которое бы позволяло изменять параметры приемника для приема определенного сигнала. Примерами таких ПО являются Matlab, SDR#, HDSDR.
Цель работы:Исследование программно-конфигурируемого радио RTL-SDR
Задачи работы:
- подобрать и изучить литературу, посвященной технологии программно- конфигурируемого радио и устройства RTL-SDR;
- разработать модель для исследования процессов модуляции и демодуляции, а также модель приемника амплитудно-модулированных сигналов с эфира;
- написать скрипт, задающий параметры информационного сигнала и несущей;
- провести тестирование работы модели.
Объект работы: программно-конфигурируемое радио RTL-SDR
Результаты работы могут быть использованы в ходе учебного процесса на кафедре инфокоммуникационных технологий (ИКТ) при преподавании предмета Радиоприемные устройства.
В данной выпускной квалификационной работе рассматривается основные сведения по технологии программно-конфигурируемого радио, особенности и методы построения программно-конфигурируемого радио SDR. Описаны основные архитектуры. Указаны главные проблемы развития технологии SDR.
Было исследовано устройство RTL-SDR. Произведено программирование и моделирование процессов модуляции/демодуляции и приемника амплитудно- модулированных сигналов
Были смоделированы модели, описывающие процессы модуляции, демодуляции. Проведено тестирование этих моделей тестовыми сигналами, параметры которых задаются программно.
С помощью программно-конфигурируемого радио RTL-SDR приняли амплитудно-модулированный сигнал с эфира. Модулированный сигнал был получен с помощью ВЧ генератора АМ колебаний.
Результаты работы могут быть использованы в ходе учебного процесса на кафедре инфокоммуникационных технологий (ИКТ) при преподавании предмета Радиоприемные устройства.
Дальнейшей целью является совершенствование взаимодействия ПО Matlab с программно-конфигурируемым радио RTL-SDR.
Нельзя сказать, что технология Software Defined Radio является молодой, поскольку военные уже давно используют ее в своей аппаратуре. С коммерческой же точки зрения технологию можно считать довольно молодой и быстро развивающейся. Компоненты для цифровой обработки сигналов, аналого-цифрового преобразования совершенствуются и дешевеют с каждым днем, что постоянно приближает выход технологии SDR в массы. Как было показано в работе, сложность конструкции традиционных трансиверов существенно выше, чем у SDR, не говоря уже об отсутствии у первых какой-либо гибкости, так необходимой в современных условиях быстро изменяющихся стандартов.
