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Comprensione del ricevitore radio definito dal software SDR

Comprensione del ricevitore radio definito dal software SDR


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La tecnologia radio definita dal software è progredita in modo significativo negli ultimi anni. I progressi nell'hardware significano che i costi sono diminuiti e le prestazioni sono aumentate.

Ciò significa che le radio definite dal software sono ora presenti in tutto, dalle apparecchiature di comunicazione radio di fascia alta, ai semplici moduli plug-in USB disponibili a un costo molto basso.

La tecnologia radio definita dal software, SDR, è in grado di fornire alcuni vantaggi significativi rispetto ai tradizionali progetti radio basati su hardware. Sfruttando la potenza dell'elaborazione digitale, le radio definite dal software vengono utilizzate in molte applicazioni diverse in molte aree diverse.

Concetto SDR di base

Il concetto di base della radio software SDR è che la radio può essere totalmente configurata o definita dal software.

In un mondo ideale il segnale in ingresso viene immediatamente convertito in un formato digitale, e il segnale viene quindi elaborato in modo totalmente digitale.

Al contrario per la trasmissione, il segnale viene generato digitalmente e convertito nel segnale analogico finale sull'antenna.

Questo approccio ha i vantaggi che la radio può essere completamente riconfigurata per una nuova applicazione, semplicemente cambiando il software. È possibile effettuare aggiornamenti per tenere il passo con nuovi formati di modulazione, nuove applicazioni, ecc. Semplicemente aggiornando il software.

Significa anche che una piattaforma hardware comune può essere utilizzata su una varietà di prodotti e applicazioni differenti, riducendo così i costi, mantenendo o migliorando le prestazioni.

Applicazioni radio definite dal software

Il concetto di radio software SDR è applicabile a molte aree di utilizzo:

  • Comunicazioni mobili: Le radio definite dal software sono molto utili in aree come le comunicazioni mobili. Aggiornando il software è possibile applicare modifiche a qualsiasi standard e persino aggiungere nuove forme d'onda semplicemente aggiornando il software e senza la necessità di modifiche all'hardware. Questo può essere fatto anche da remoto, offrendo così un notevole risparmio sui costi.
  • Ricerca e Sviluppo: La radio definita dal software, SDR è molto utile in molti progetti di ricerca. Le radio possono essere configurate per fornire i requisiti esatti del ricevitore e del trasmettitore per qualsiasi applicazione senza la necessità di una progettazione hardware totale da zero.
  • Militare: I militari hanno fatto molto uso della tecnologia radio definita dal software che consente loro di riutilizzare l'hardware e aggiornare le forme d'onda del segnale secondo necessità.
  • Radio amatoriale: I radioamatori hanno impiegato con successo la tecnologia radio definita dal software, utilizzandola per fornire prestazioni e flessibilità migliorate.
  • Altro: Ci sono molte altre applicazioni che possono utilizzare la tecnologia SDR, consentendo alla radio di essere adattata esattamente ai requisiti utilizzando regolazioni software.

Ci sono molte opportunità per considerare l'uso del concetto di radio definita dal software, SDR. Col passare del tempo e la tecnologia avanza, sarà possibile utilizzare il concetto in nuove aree.

Definizione radio definita dal software

Sebbene possa sembrare un esercizio banale, creare una definizione per la radio definita dal software non è così semplice come sembra. È inoltre necessario produrre una definizione robusta per molte ragioni, tra cui applicazioni normative, questioni relative agli standard e per consentire alla tecnologia SDR di andare avanti più rapidamente.

Sono apparse molte definizioni che potrebbero coprire una definizione per una radio definita dal software, SDR. Gli stessi SDR Forum hanno definito i due principali tipi di radio contenenti software nel modo seguente:

  • Radio controllata da software: Radio in cui alcune o tutte le funzioni del livello fisico sono controllate dal software. In altre parole, questo tipo di radio utilizza solo software per fornire il controllo delle varie funzioni che sono fissate all'interno della radio.
  • Radio definita dal software: Radio in cui alcune o tutte le funzioni del livello fisico sono definite dal software. In altre parole, il software viene utilizzato per determinare le specifiche della radio e cosa fa. Se il software all'interno della radio viene modificato, le sue prestazioni e funzioni potrebbero cambiare.

Un'altra definizione che sembra racchiudere l'essenza della radio Software Defined, SDR è che ha una piattaforma hardware generica su cui il software viene eseguito per fornire funzioni tra cui modulazione e demodulazione, filtraggio (comprese le modifiche della larghezza di banda) e altre funzioni come la selezione della frequenza e se richiesto salto di frequenza. Riconfigurando o cambiando il software, le prestazioni della radio vengono modificate.

Per ottenere ciò, la tecnologia radio definita dal software utilizza moduli software che vengono eseguiti su una piattaforma hardware generica composta da processori di elaborazione del segnale digitale (DSP) e processori per uso generale per implementare le funzioni radio per trasmettere e ricevere segnali.

In un mondo ideale il segnale alla frequenza finale e al livello corretto verrebbe emanato, e analogamente per la ricezione, il segnale dall'antenna verrebbe convertito direttamente in cifre e tutta l'elaborazione sarebbe eseguita sotto il controllo del software. In questo modo non ci sono limitazioni introdotte dall'hardware. Per ottenere ciò, la conversione da digitale ad analogico per la trasmissione dovrebbe avere una potenza relativamente elevata, a seconda dell'applicazione e dovrebbe anche avere un rumore molto basso per la ricezione. Di conseguenza, la definizione completa del software non è normalmente possibile.

JTRS SDR

Il JTRS, Joint Tactical Radio System, è un'iniziativa radio definita dal software che ha fornito un importante impulso allo sviluppo della tecnologia radio definita dal software.

Rivolto principalmente alle applicazioni militari, JTRS mirava a migliorare l'interoperabilità tra diverse reti wireless, radio da campo e dispositivi.

L'iniziativa JTRS comprendeva sia software che hardware, tecnologia SDR in modo da poter sviluppare dispositivi wireless multi-modalità, multi-banda e multifunzionali e apparecchiature di rete. Utilizzando la tecnologia SDR, l'obiettivo era che potessero essere riconfigurati, migliorati e aggiornati dinamicamente tramite aggiornamenti software e riconfigurazione hardware.

JTRS era una proposta particolarmente interessante, soprattutto per le operazioni in stile coalizione in cui forze di diversi paesi possono operare insieme. Le radio potrebbero essere riconfigurate per consentire le comunicazioni tra truppe di paesi diversi, ecc.

Vantaggi e svantaggi delle radio definite dal software

Come con qualsiasi tecnologia, ci sono vantaggi e svantaggi nell'uso della tecnologia radio definita dal software.

Vantaggi della tecnologia SDR

  • È possibile raggiungere livelli di prestazione molto elevati.
  • Le prestazioni possono essere modificate aggiornando il software (non sarà tuttavia possibile aggiornare gli attributi dipendenti dall'hardware).
  • È possibile riconfigurare le radio aggiornando il software
  • La stessa piattaforma hardware può essere utilizzata per diverse radio diverse.

Svantaggi della tecnologia SDR

  • I convertitori analogico-digitali limitano le frequenze massime che possono essere utilizzate dalla sezione digitale.
  • Per molto radio semplici la piattaforma di base potrebbe essere troppo costosa.
  • Lo sviluppo di una radio definita dal software richiede competenze sia hardware che software.

Le radio definite dal software vengono utilizzate sempre più. Poiché la potenza di elaborazione diventa più economica da implementare, le radio basate su SDR vengono sempre più utilizzate per applicazioni di fascia alta e si stanno spostando anche in radio di fascia bassa.

Uno dei principali vantaggi della tecnologia SDR è che può essere configurata per soddisfare esattamente i requisiti dell'utente: piccole modifiche al software possono far sì che la radio si adatti esattamente ai requisiti. Anche con software open source come il software GNU, sta diventando sempre più facile da implementare.


Guarda il video: Listen To Almost All Radio Frequencies for $20. RTL SDR Dongle (Luglio 2022).


Commenti:

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