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Compreendendo o SDR do receptor de rádio definido por software

Compreendendo o SDR do receptor de rádio definido por software


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A tecnologia de rádio definida por software avançou significativamente nos últimos anos. Os avanços no hardware significam que os custos caíram e o desempenho aumentou.

Isso significa que rádios definidos por software agora são vistos em tudo, desde equipamentos de comunicação de rádio de ponta até módulos simples de conexão USB disponíveis a um custo muito baixo.

O rádio definido por software, SDR, tecnologia é capaz de fornecer algumas vantagens significativas sobre os designs de rádio tradicionais baseados em hardware. Usando o poder do processamento digital, os rádios definidos por software estão sendo usados ​​em muitas aplicações diferentes em muitas áreas diferentes.

Conceito básico de SDR

O conceito básico do rádio de software SDR é que o rádio pode ser totalmente configurado ou definido pelo software.

Em um mundo ideal, o sinal de entrada é imediatamente convertido para o formato digital e o sinal é processado totalmente digitalmente.

Por outro lado, para transmitir, o sinal é gerado digitalmente e convertido para o sinal analógico final na antena.

Essa abordagem tem a vantagem de que o rádio pode ser totalmente reconfigurado para uma nova aplicação, simplesmente alterando o software. As atualizações podem ser feitas para acompanhar os novos formatos de modulação, novos aplicativos, etc, simplesmente atualizando o software.

Isso também significa que uma plataforma de hardware comum pode ser usada em uma variedade de produtos e aplicativos diferentes, reduzindo custos e, ao mesmo tempo, mantendo ou melhorando o desempenho.

Aplicativos de rádio definidos por software

O conceito de software de rádio SDR é aplicável a muitas áreas de uso:

  • Comunicações móveis: Rádios definidos por software são muito úteis em áreas como comunicações móveis. Ao atualizar o software, é possível aplicar alterações a quaisquer padrões e até mesmo adicionar novas formas de onda simplesmente atualizando o software e sem a necessidade de alterações no hardware. Isso pode ser feito até mesmo remotamente, proporcionando economias consideráveis ​​de custo.
  • Pesquisa e desenvolvimento: O rádio definido por software, SDR, é muito útil em muitos projetos de pesquisa. Os rádios podem ser configurados para fornecer os requisitos exatos de receptor e transmissor para qualquer aplicação, sem a necessidade de um design de hardware total desde o início.
  • Militares: Os militares têm feito muito uso da tecnologia de rádio definida por software, permitindo-lhes reutilizar o hardware e atualizar as formas de onda do sinal conforme necessário.
  • Rádio amador: Radioamadores empregaram com muito sucesso a tecnologia de rádio definida por software, usando-a para fornecer melhor desempenho e flexibilidade.
  • De outros: Existem muitos outros aplicativos que podem fazer uso da tecnologia SDR, permitindo que o rádio seja exatamente adaptado aos requisitos usando ajustes de software.

Existem muitas oportunidades para considerar o uso do conceito de rádio definido por software, SDR. Conforme o tempo passa e a tecnologia avança, será possível usar o conceito em novas áreas.

Definição de rádio definida por software

Embora possa parecer um exercício trivial, criar uma definição para o rádio definido por software não é tão simples quanto parece. Também é necessário produzir uma definição robusta por muitos motivos, incluindo aplicativos regulatórios, questões de padrões e para permitir que a tecnologia SDR avance mais rapidamente.

Apareceram muitas definições que podem abranger uma definição para um rádio definido por software, SDR. O próprio SDR Forum definiu os dois tipos principais de software contendo rádio da seguinte maneira:

  • Rádio controlado por software: Rádio no qual algumas ou todas as funções da camada física são controladas por software. Em outras palavras, este tipo de rádio usa apenas software para fornecer controle das várias funções fixadas no rádio.
  • Rádio definido por software: Rádio no qual algumas ou todas as funções da camada física são definidas por software. Em outras palavras, o software é usado para determinar a especificação do rádio e o que ele faz. Se o software do rádio for alterado, seu desempenho e função podem mudar.

Outra definição que parece abranger a essência do rádio definido por software, SDR, é que ele tem uma plataforma de hardware genérica na qual o software é executado para fornecer funções, incluindo modulação e demodulação, filtragem (incluindo alterações de largura de banda) e outras funções, como seleção de frequência e se necessário, salto de frequência. Ao reconfigurar ou alterar o software, o desempenho do rádio é alterado.

Para conseguir isso, a tecnologia de rádio definida por software usa módulos de software que funcionam em uma plataforma de hardware genérica que consiste em processadores de processamento de sinal digital (DSP), bem como processadores de propósito geral para implementar as funções de rádio para transmitir e receber sinais.

Em um mundo ideal, o sinal na frequência final e no nível correto seria emanado, e da mesma forma para a recepção, o sinal da antena seria convertido diretamente para dígitos e todo o processamento seria realizado sob o controle de software. Desta forma, não há limitações introduzidas pelo hardware. Para conseguir isso, a conversão de digital para analógico para transmissão precisaria ter uma potência relativamente alta, dependendo da aplicação, e também precisaria ter um ruído muito baixo para recepção. Como resultado, a definição completa do software normalmente não é possível.

JTRS SDR

O JTRS, Joint Tactical Radio System, é uma iniciativa de rádio definida por software que forneceu um grande impulso para o desenvolvimento de tecnologia de rádio definida por software.

Voltado principalmente para aplicações militares, o JTRS tinha como objetivo melhorar a interoperabilidade entre diferentes redes sem fio, rádios de campo e dispositivos.

A iniciativa JTRS compreendia software e hardware, tecnologia SDR para que dispositivos sem fio multimodo, multibanda e multifuncional e equipamento de rede pudessem ser desenvolvidos. Usando a tecnologia SDR, o objetivo era que eles pudessem ser reconfigurados, aprimorados e atualizados dinamicamente por meio de atualizações de software e reconfiguração de hardware.

O JTRS foi uma proposta particularmente atraente, especialmente para operações do tipo coalizão, onde forças de diferentes países podem operar juntas. Os rádios podem ser reconfigurados para permitir que as comunicações ocorram entre as tropas de diferentes países, etc.

Vantagens e desvantagens de rádios definidos por software

Como acontece com qualquer tecnologia, há vantagens e desvantagens no uso de tecnologia de rádio definida por software.

Vantagens da tecnologia SDR

  • É possível atingir níveis de desempenho muito elevados.
  • O desempenho pode ser alterado atualizando o software (não será possível atualizar os atributos dependentes de hardware).
  • É possível reconfigurar rádios atualizando o software
  • A mesma plataforma de hardware pode ser usada para vários rádios diferentes.

Desvantagens da tecnologia SDR

  • Os conversores analógico para digital limitam as frequências superiores que podem ser usadas pela seção digital.
  • Para muito rádios simples a plataforma básica pode ser muito cara.
  • O desenvolvimento de um rádio definido por software requer habilidades de hardware e software.

Rádios definidos por software estão sendo usados ​​cada vez mais. À medida que o poder de processamento se torna mais barato para implementar, os rádios baseados em SDR estão sendo cada vez mais usados ​​para aplicações de ponta e também estão cada vez mais se movendo para rádios de ponta.

Uma das principais vantagens da tecnologia SDR é que ela pode ser configurada para atender exatamente aos requisitos do usuário - pequenas alterações no software podem fazer com que o rádio se ajuste exatamente aos requisitos. Além disso, com software de código aberto como o software GNU, está se tornando cada vez mais fácil de implementar.


Assista o vídeo: Getting Started with the RTL-SDR Software Defined Radio (Pode 2022).