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Comprensión del receptor de radio definido por software SDR

Comprensión del receptor de radio definido por software SDR

La tecnología de radio definida por software ha avanzado significativamente en los últimos años. Los avances en hardware significan que los costos se han reducido y el rendimiento ha aumentado.

Esto significa que las radios definidas por software ahora se ven en todo, desde equipos de comunicaciones de radio de alta gama, hasta módulos simples de conexión USB disponibles a muy bajo costo.

La tecnología de radio definida por software, SDR, puede proporcionar algunas ventajas significativas sobre los diseños de radio tradicionales basados ​​en hardware. Utilizando el poder del procesamiento digital, las radios definidas por software se están utilizando en muchas aplicaciones diferentes en muchas áreas diferentes.

Concepto básico de SDR

El concepto básico de la radio por software SDR es que la radio puede ser totalmente configurada o definida por el software.

En un mundo ideal, la señal entrante se convierte inmediatamente a un formato digital y luego la señal se procesa totalmente digitalmente.

A la inversa, para la transmisión, la señal se genera digitalmente y se convierte en la señal analógica final en la antena.

Este enfoque tiene las ventajas de que la radio se puede reconfigurar totalmente para una nueva aplicación, simplemente cambiando el software. Se pueden realizar actualizaciones para mantenerse al día con los nuevos formatos de modulación, nuevas aplicaciones, etc., simplemente actualizando el software.

También significa que se puede usar una plataforma de hardware común en una variedad de productos y aplicaciones diferentes, lo que reduce los costos y, al mismo tiempo, mantiene o mejora el rendimiento.

Aplicaciones de radio definidas por software

El concepto de radio del software SDR es aplicable a muchas áreas de uso:

  • Comunicaciones móviles: Las radios definidas por software son muy útiles en áreas como las comunicaciones móviles. Al actualizar el software, es posible aplicar cambios a cualquier estándar e incluso agregar nuevas formas de onda simplemente actualizando el software y sin la necesidad de realizar cambios en el hardware. Esto incluso se puede hacer de forma remota, lo que proporciona ahorros considerables en el costo.
  • Investigación y desarrollo: La radio definida por software, SDR, es muy útil en muchos proyectos de investigación. Las radios se pueden configurar para proporcionar los requisitos exactos de receptor y transmisor para cualquier aplicación sin la necesidad de un diseño de hardware total desde cero.
  • Militar: Los militares han hecho un gran uso de la tecnología de radio definida por software que les permite reutilizar el hardware y actualizar las formas de onda de la señal según sea necesario.
  • Radioaficionado: Los radioaficionados han empleado con mucho éxito la tecnología de radio definida por software, utilizándola para proporcionar un mejor rendimiento y flexibilidad.
  • Otro: Hay muchas otras aplicaciones que pueden hacer uso de la tecnología SDR, lo que permite que la radio se adapte exactamente a los requisitos mediante ajustes de software.

Hay muchas oportunidades para considerar el uso del concepto de radio definido por software, SDR. A medida que pase el tiempo y la tecnología avance, será posible utilizar el concepto en nuevas áreas.

Definición de radio definida por software

Aunque pueda parecer un ejercicio trivial, crear una definición para la radio definida por software no es tan simple como parece. También es necesario producir una definición sólida por muchas razones, incluidas las aplicaciones reglamentarias, los problemas de estándares y para permitir que la tecnología SDR avance más rápidamente.

Han aparecido muchas definiciones que podrían cubrir una definición de radio definida por software, SDR. Los propios SDR Forum han definido los dos tipos principales de software que contiene radio de la siguiente manera:

  • Radio controlada por software: Radio en la que algunas o todas las funciones de la capa física están controladas por software. En otras palabras, este tipo de radio solo usa software para proporcionar control de las diversas funciones que están fijas dentro de la radio.
  • Radio definida por software: Radio en la que algunas o todas las funciones de la capa física están definidas por software. En otras palabras, el software se utiliza para determinar la especificación de la radio y lo que hace. Si se cambia el software dentro de la radio, su rendimiento y función pueden cambiar.

Otra definición que parece abarcar la esencia de la radio definida por software, SDR, es que tiene una plataforma de hardware genérica en la que se ejecuta el software para proporcionar funciones que incluyen modulación y demodulación, filtrado (incluidos cambios de ancho de banda) y otras funciones como selección de frecuencia y si es necesario, saltos de frecuencia. Al reconfigurar o cambiar el software, se cambia el rendimiento de la radio.

Para lograr esto, la tecnología de radio definida por software utiliza módulos de software que se ejecutan en una plataforma de hardware genérica que consta de procesadores de procesamiento de señales digitales (DSP) y procesadores de propósito general para implementar las funciones de radio para transmitir y recibir señales.

En un mundo ideal, la señal en la frecuencia final y en el nivel correcto emanaría y, de manera similar, para la recepción, la señal de la antena se convertiría directamente en dígitos y todo el procesamiento se realizaría bajo el control del software. De esta forma no existen limitaciones introducidas por el hardware. Para lograr esto, la conversión de digital a analógico para la transmisión necesitaría tener una potencia relativamente alta, dependiendo de la aplicación, y también necesitaría tener un ruido muy bajo para recibir. Como resultado, normalmente no es posible una definición completa del software.

JTRS SDR

El JTRS, Joint Tactical Radio System, es una iniciativa de radio definida por software que proporcionó un gran impulso al desarrollo de tecnología de radio definida por software.

Dirigido principalmente a aplicaciones militares, JTRS tenía como objetivo mejorar la interoperabilidad entre diferentes redes inalámbricas, radios de campo y dispositivos.

La iniciativa JTRS se componía de software y hardware, tecnología SDR para que pudieran desarrollarse dispositivos inalámbricos y equipos de red multimodo, multibanda y multifuncional. Con la tecnología SDR, el objetivo era que pudieran reconfigurarse, mejorarse y actualizarse dinámicamente mediante actualizaciones de software y reconfiguración de hardware.

JTRS fue una propuesta particularmente atractiva, especialmente para operaciones de estilo coalición donde las fuerzas de diferentes países pueden operar juntas. Las radios podrían reconfigurarse para permitir que se produzcan comunicaciones entre tropas de diferentes países, etc.

Ventajas y desventajas de las radios definidas por software

Al igual que con cualquier tecnología, existen ventajas y desventajas en el uso de tecnología de radio definida por software.

Ventajas de la tecnología SDR

  • Es posible lograr niveles de rendimiento muy altos.
  • El rendimiento se puede cambiar actualizando el software (aunque no será posible actualizar los atributos dependientes del hardware).
  • Es posible reconfigurar radios actualizando el software
  • La misma plataforma de hardware se puede utilizar para varias radios diferentes.

Desventajas de la tecnología SDR

  • Los convertidores de analógico a digital limitan las frecuencias máximas que puede utilizar la sección digital.
  • por muy radios simples la plataforma básica puede ser demasiado cara.
  • El desarrollo de una radio definida por software requiere habilidades tanto de hardware como de software.

Las radios definidas por software se utilizan cada vez más. A medida que la potencia de procesamiento se vuelve más barata de implementar, las radios basadas en SDR se utilizan cada vez más para aplicaciones de gama alta y también se están moviendo cada vez más hacia radios de gama baja.

Una de las principales ventajas de la tecnología SDR es que se puede configurar para satisfacer exactamente los requisitos del usuario; pequeños cambios en el software pueden hacer que la radio se ajuste exactamente a los requisitos. También con el software de código abierto como el software GNU, es cada vez más fácil de implementar.

Ver el vídeo: Receptor sdr en funcionamiento (Octubre 2020).