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Grundlegendes zum Software Defined Radio Receiver SDR

Grundlegendes zum Software Defined Radio Receiver SDR

Die softwaredefinierte Funktechnologie hat in den letzten Jahren erhebliche Fortschritte gemacht. Fortschritte bei der Hardware bedeuten, dass die Kosten gesunken sind und die Leistung gestiegen ist.

Dies bedeutet, dass softwaredefinierte Funkgeräte jetzt in allen Bereichen zu sehen sind, von High-End-Funkkommunikationsgeräten bis hin zu einfachen USB-Steckmodulen, die zu sehr geringen Kosten erhältlich sind.

Die Software Defined Radio (SDR) -Technologie bietet einige wesentliche Vorteile gegenüber herkömmlichen hardwarebasierten Funkdesigns. Mit der Kraft der digitalen Verarbeitung werden softwaredefinierte Funkgeräte in vielen verschiedenen Anwendungen in vielen verschiedenen Bereichen eingesetzt.

Grundlegendes SDR-Konzept

Das Grundkonzept des SDR-Software-Radios besteht darin, dass das Radio vollständig von der Software konfiguriert oder definiert werden kann.

In einer idealen Welt wird das eingehende Signal sofort in ein digitales Format konvertiert und das Signal dann vollständig digital verarbeitet.

Umgekehrt wird das Signal zum Senden digital erzeugt und an der Antenne in das endgültige analoge Signal umgewandelt.

Dieser Ansatz hat den Vorteil, dass das Radio einfach durch Ändern der Software für eine neue Anwendung vollständig neu konfiguriert werden kann. Aktualisierungen können vorgenommen werden, um mit neuen Modulationsformaten, neuen Anwendungen usw. Schritt zu halten, indem einfach die Software aktualisiert wird.

Dies bedeutet auch, dass eine gemeinsame Hardwareplattform für eine Vielzahl unterschiedlicher Produkte und Anwendungen verwendet werden kann, wodurch die Kosten gesenkt und gleichzeitig die Leistung beibehalten oder verbessert werden.

Software definierte Funkanwendungen

Das SDR-Software-Funkkonzept ist auf viele Anwendungsbereiche anwendbar:

  • Mobile Kommunikation: Software-definierte Funkgeräte sind in Bereichen wie der Mobilkommunikation sehr nützlich. Durch das Aktualisieren der Software ist es möglich, Änderungen an beliebigen Standards vorzunehmen und sogar neue Wellenformen hinzuzufügen, indem lediglich die Software aktualisiert wird und keine Änderungen an der Hardware erforderlich sind. Dies kann sogar aus der Ferne erfolgen, wodurch erhebliche Kosteneinsparungen erzielt werden.
  • Forschung & Entwicklung: Das softwaredefinierte Radio SDR ist in vielen Forschungsprojekten sehr nützlich. Die Funkgeräte können so konfiguriert werden, dass sie die genauen Anforderungen an Empfänger und Sender für jede Anwendung erfüllen, ohne dass ein vollständiges Hardware-Design von Grund auf erforderlich ist.
  • Militär: Das Militär hat in großem Umfang softwaredefinierte Funktechnologie eingesetzt, um Hardware wiederzuverwenden und Signalwellenformen nach Bedarf zu aktualisieren.
  • Amateurfunk: Funkschinken haben sehr erfolgreich softwaredefinierte Funktechnologie eingesetzt, um die Leistung und Flexibilität zu verbessern.
  • Andere: Es gibt sehr viele andere Anwendungen, die die SDR-Technologie nutzen können, sodass das Radio mithilfe von Softwareanpassungen genau auf die Anforderungen zugeschnitten werden kann.

Es gibt viele Möglichkeiten, die Verwendung des SDR-Konzepts (Software Defined Radio) in Betracht zu ziehen. Mit fortschreitender Zeit und fortschreitender Technologie wird es möglich sein, das Konzept in neuen Bereichen anzuwenden.

Software-definierte Funkdefinition

Obwohl es eine triviale Übung sein mag, ist das Erstellen einer Definition für das softwaredefinierte Radio nicht so einfach, wie es scheint. Es ist auch notwendig, eine robuste Definition aus vielen Gründen zu erstellen, einschließlich regulatorischer Anwendungen, Standardproblemen und damit die SDR-Technologie schneller vorankommen kann.

Es sind viele Definitionen erschienen, die eine Definition für ein softwaredefiniertes Radio, SDR, abdecken könnten. Das SDR-Forum selbst hat die beiden Haupttypen von Radio mit Software folgendermaßen definiert:

  • Softwaregesteuertes Radio: Radio, bei dem einige oder alle Funktionen der physischen Schicht softwaregesteuert sind. Mit anderen Worten, dieser Radiotyp verwendet nur Software, um die verschiedenen Funktionen zu steuern, die im Radio festgelegt sind.
  • Software Defined Radio: Radio, bei dem einige oder alle Funktionen der physischen Schicht softwaredefiniert sind. Mit anderen Worten, die Software wird verwendet, um die Spezifikation des Radios und dessen Funktion zu bestimmen. Wenn die Software im Radio geändert wird, können sich Leistung und Funktion ändern.

Eine andere Definition, die das Wesentliche des Software Defined Radio SDR zu umfassen scheint, besteht darin, dass es über eine generische Hardwareplattform verfügt, auf der Software ausgeführt wird, um Funktionen wie Modulation und Demodulation, Filterung (einschließlich Bandbreitenänderungen) und andere Funktionen wie Frequenzauswahl und bereitzustellen bei Bedarf Frequenzsprung. Durch Neukonfiguration des Änderns der Software wird dann die Leistung des Radios geändert.

Um dies zu erreichen, verwendet die softwaredefinierte Funktechnologie Softwaremodule, die auf einer generischen Hardwareplattform ausgeführt werden, die aus DSP-Prozessoren (Digital Signal Processing) sowie Allzweckprozessoren besteht, um die Funkfunktionen zum Senden und Empfangen von Signalen zu implementieren.

In einer idealen Welt würde das Signal mit der Endfrequenz und dem richtigen Pegel ausgehen, und in ähnlicher Weise würde für den Empfang das Signal von der Antenne direkt in Ziffern umgewandelt und die gesamte Verarbeitung unter Softwaresteuerung durchgeführt. Auf diese Weise werden durch die Hardware keine Einschränkungen eingeführt. Um dies zu erreichen, müsste die Digital-Analog-Wandlung für die Übertragung abhängig von der Anwendung eine relativ hohe Leistung aufweisen und für den Empfang auch ein sehr geringes Rauschen aufweisen. Infolgedessen ist eine vollständige Softwaredefinition normalerweise nicht möglich.

JTRS SDR

Das JTRS, Joint Tactical Radio System, ist eine softwaredefinierte Funkinitiative, die einen wichtigen Impuls für die Entwicklung softwaredefinierter Funktechnologie gab.

JTRS war in erster Linie auf militärische Anwendungen ausgerichtet und zielte darauf ab, die Interoperabilität zwischen verschiedenen drahtlosen Netzwerken, Feldfunkgeräten und Geräten zu verbessern.

Die JTRS-Initiative umfasste sowohl Software als auch Hardware und SDR-Technologie, sodass Multimode-, Multiband- und multifunktionale drahtlose Geräte und Netzwerkgeräte entwickelt werden konnten. Mithilfe der SDR-Technologie sollten sie durch Software-Updates und Hardware-Rekonfigurationen dynamisch neu konfiguriert, erweitert und aktualisiert werden.

JTRS war ein besonders attraktives Angebot, insbesondere für Operationen im Koalitionsstil, bei denen Streitkräfte aus verschiedenen Ländern zusammenarbeiten können. Funkgeräte könnten neu konfiguriert werden, um die Kommunikation zwischen Truppen aus verschiedenen Ländern usw. zu ermöglichen.

Vor- und Nachteile von softwaredefinierten Funkgeräten

Wie bei jeder Technologie gibt es Vor- und Nachteile bei der Verwendung von softwaredefinierter Funktechnologie.

Vorteile der SDR-Technologie

  • Es ist möglich, sehr hohe Leistungsniveaus zu erreichen.
  • Die Leistung kann durch Aktualisieren der Software geändert werden (es ist jedoch nicht möglich, hardwareabhängige Attribute zu aktualisieren).
  • Es ist möglich, Radios durch Aktualisieren der Software neu zu konfigurieren
  • Dieselbe Hardwareplattform kann für mehrere verschiedene Funkgeräte verwendet werden.

Nachteile der SDR-Technologie

  • Analog-Digital-Wandler begrenzen die Spitzenfrequenzen, die vom digitalen Bereich verwendet werden können.
  • Zum sehr einfache Funkgeräte Die Basisplattform kann zu teuer sein.
  • Die Entwicklung eines softwaredefinierten Radios erfordert sowohl Hardware- als auch Softwarekenntnisse.

Software-definierte Radios werden zunehmend verwendet. Da die Implementierung von Rechenleistung billiger wird, werden SDR-basierte Funkgeräte zunehmend für High-End-Anwendungen verwendet und auch zunehmend für Funkgeräte der unteren Preisklasse.

Einer der Hauptvorteile der SDR-Technologie besteht darin, dass sie so konfiguriert werden kann, dass sie genau den Anforderungen des Benutzers entspricht. Durch kleine Änderungen an der Software kann das Radio genau den Anforderungen entsprechen. Auch mit Open Source-Software wie der GNU-Software wird die Implementierung immer einfacher.

Schau das Video: HackRF Software Defined Radio- Assembly u0026 Test (November 2020).