¿Cómo funciona la radio definida por software?

Es un término extenso: las personas lo usan de maneras ligeramente diferentes.
(Se superpone un poco con la radio cognitiva)

Está utilizando software (específicamente, procesamiento de señal digital) para procesar señales de radio, en lugar de utilizar hardware (mezcladores, demoduladores, etc.). Eso requiere el uso de un ADC para capturar la señal de RF y convertirla en bits.

Muchas personas usan el término de una manera ligeramente híbrida: el extremo frontal de RF podría ser hardware (filtros, luego convertir de una frecuencia portadora a una frecuencia más baja en hardware) y luego alimentar el ADC.

En un sentido purista, evitas el hardware de la primera etapa y “agarras” tanto como puedes. Eso es razonablemente viable hasta aproximadamente las señales UHF (por ejemplo, portadora de 1 GHz), pero se vuelve inviable (¡y extremadamente caro!) Si quisiera hacer frecuencias más altas (que son las áreas de interés ahora).

Entonces, mucha gente hace el “híbrido”: diseño para mirar una banda ancha (digamos 1.8Ghz-2.6GHz), filtrar y convertir en hardware, digitalizar eso, luego usar DSP para procesar todas las señales (2G, 3G, 4G , WiFi, Bluetooth, WiMAX, etc.). O bien, tiene varias bandas y realiza una conversión descendente, luego digitaliza y selecciona.

El procesamiento de las señales una vez que ha digitalizado necesita DSP y algoritmos inteligentes, a menudo utilizando FFT como un banco de filtros programable inteligente.

Debido a que se realiza en software, puede cambiarlo fácilmente para seleccionar otras modulaciones o receptores.

Debido a que hace una gran parte a la vez, puede hacer muchos módems diferentes a la vez: en lugar del enfoque tradicional de “un canal = un módem = una tecnología” con la consecuencia “muchos canales * muchos tecnologhires = MUCHOS módems”

Esto ahora es muy utilizado.

La mayoría de las estaciones base celulares ahora serán en gran medida SDR: pueden cambiar entre estándares y actualizarse únicamente desde el software.

Las personas que hacen los ejemplos más extremos son los militares y SIGINT que buscan muchas señales, algunas de las cuales las personas se esforzarán mucho por ocultar, por lo que hacen el enfoque “completo”.

Puede obtener sistemas SDR para jugar, por ejemplo, en una Raspberry Pi
Raspberry Pi se utiliza para reemplazar una estación base GSM de 30 pies y crear una red móvil que funcione

O aquí hay un producto de ejemplo para proyectos
Radio definida por software en C #

Este es un ejemplo de un producto híbrido. Puede hacer un canal de 9MHz movido entre 24MHz y 1750MHz. Eso significa que puede escuchar GSM o cdma pero no WCDMA (el operador estaría bien, pero el operador es demasiado alto a 2.1GHz) y definitivamente no WiFi o LTE (banda de 20MHz y frecuencia de portadora demasiado alta a 2.4GHz y 2.6GHz).

O aquí hay uno comercial:
Estación base SDR de celda pequeña
Esto incluye código para GSM, WCDMA y se ha utilizado para una amplia variedad de cosas muy interesantes.
(usa mi chip – ver abajo)

Fui vicepresidente de marketing de PICICOCHIP (http://www.picochip.com) que desarrolló un DSP muy potente diseñado explícitamente para SDR. Admitimos WCDMA, LTE y WiMAX, y tuvimos clientes que desarrollaron código para una amplia variedad de interfaces aéreas: GSM, cdma2000, satélite, WiFi, Bluetooth y una gran cantidad de especialistas.
p.ej
Radio definida por software

El picoArray y el procesamiento de banda base reconfigurable para estaciones base inalámbricas

(Luego hicimos un pequeño giro para abordar las celdas pequeñas)

En una vida pasada, escribí un artículo para IEEE Comms en “el tema seminal sobre DEG” que realmente puso el término en la corriente principal.
El cuello de botella DSP.

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La radio definida por software es una comunicación por radio en la que los componentes se implementan en hardware en su lugar por medio de software. Se anticipa que el mercado global de radio definido por software crecerá a una tasa compuesta anual de 12.5% durante el período de pronóstico 2016-2023. El mercado de radio definido por software para la comunicación es un tipo de tecnología que puede implementarse en sistemas de seguridad nacional, radios de campo de batalla y en estaciones base celulares. El mercado proporciona la flexibilidad para cambiar los esquemas de modulación, los filtros y los algoritmos de corrección de errores al corregir el software que funciona en el procesador. Esta tecnología permite soluciones de red de acceso de radio por software (RAN), que permiten a los operadores celulares admitir múltiples estándares en una única plataforma de hardware. Se espera que la demanda de factor de movilidad impulse el mercado de radio definido por software. Algunos de los principales factores que contribuyen al crecimiento del mercado global de radio definido por software son los siguientes:

Reutilización del espectro de interoperabilidad de red
Dispositivos compatibles con estándares futuros
Conectividad ubicua
Costo reducido de productos y servicios finales.

El mercado de tecnología de radio definido por software enfrenta desafíos relacionados con sistemas de comunicación inadecuados al actualizar los sistemas de radio con nuevos procedimientos, funciones y estándares. La creciente demanda de sistemas de comunicación efectivos es un factor importante que impulsa el crecimiento de este mercado leer más

Mercado global de radio definido por software, cuota de mercado, tendencias y análisis de mercado

Mehta Parth

Si bien la base matemática para SDR es compleja, el principio es simple.

En los sistemas SDR, usted trata la forma de onda de radio como datos muestreados, de la misma manera que un sistema de audio digital trata una forma de onda de audio como datos muestreados. La radio digital es básicamente un convertidor analógico-digital muy rápido en el lado de recepción y un convertidor digital-analógico muy rápido en el lado de transmisión, junto con un modulador simple para cambiar la forma de onda hacia y desde las frecuencias de radio. Esta disposición se denomina MSFE “front-end de señal mixta”. Los ejemplos de radios digitales disponibles para el consumidor incluyen la serie Ettus USRP y el Nuand BladeRF, que generalmente admiten frecuencias de muestreo de hasta decenas de megahercios. Para aplicaciones de radio de bajo ancho de banda de solo unos pocos kHz, algunas personas incluso han construido radios digitales desde el hardware de audio en sus PC.

Independientemente del ancho de banda, en un verdadero sistema SDR, todo el procesamiento específico de la aplicación para la señal de radio se realiza en software, tratando la señal de radio como un conjunto de muestras, utilizando herramientas matemáticas que se derivan de la teoría de muestreo de Nyquist-Shannon y el Transformada z. Ya hay páginas de Wikipedia decentes sobre esos temas y no es necesario reproducirlas aquí. Las grandes ventajas del enfoque SDR son la capacidad de actualizar un módem de radio o cambiar el protocolo de radio por completo con un simple cambio de software, y la capacidad de explotar la ley de Moore para mejorar el rendimiento sin necesidad de rediseñar un hardware especializado.

SDR no es nuevo; El enfoque se aplicó por primera vez en proyectos de investigación militar en la década de 1970 y los “módems blandos” que eran de uso común en la década de 1990 se basaban en los mismos principios. Lo nuevo, en los últimos 7 años más o menos, ha sido la disponibilidad de hardware de radio digital económico (<$ 2k) (como el USRP y BladeRF) para poner la tecnología a disposición de los aficionados y experimentadores individuales.

Mehta Parth

La idea es reemplazar la mayoría de las etapas tradicionales con software. Es así de simple. Esto ha ganado popularidad en la última década más o menos porque el hardware en el que se ejecuta el software se ha vuelto lo suficientemente rápido y barato. La implementación es atractiva también por su flexibilidad.

Típicamente, la antena es seguida por un amplificador de RF. La señal se mezcla hacia abajo, pasa de manera baja, se divide en componentes en fase y en cuadratura, y finalmente se convierte en dos flujos digitales a través de A / D. Todo después de esto se hace en software.

Chris Li

La radio definida por software es una comunicación por radio en la que los componentes se implementan en hardware en su lugar por medio de software. Se anticipa que el mercado global de radio definido por software crecerá a una tasa compuesta anual de 12.5% durante el período de pronóstico 2016-2023. El mercado de radio definido por software para la comunicación es un tipo de tecnología que puede implementarse en sistemas de seguridad nacional, radios de campo de batalla y en estaciones base celulares. El mercado proporciona la flexibilidad para cambiar los esquemas de modulación, los filtros y los algoritmos de corrección de errores al corregir el software que funciona en el procesador. Esta tecnología permite soluciones de red de acceso de radio por software (RAN), que permiten a los operadores celulares admitir múltiples estándares en una sola plataforma de hardware. Se espera que la demanda de factor de movilidad impulse el mercado de radio definido por software. Algunos de los principales factores que contribuyen al crecimiento del mercado global de radio definido por software son los siguientes: