Che cos’è la radio definita dal software?
Una radio definita dal software (SDR) è un dispositivo wireless costituito normalmente da un front end RF configurabile con un FPGA o un system-on-chip (SoC) programmabile per l'esecuzione di funzioni digitali. L'hardware SDR disponibile in commercio consente di trasmettere e ricevere segnali a diverse frequenze per implementare gli standard wireless da radio FM a 5G, LTE e WLAN. La Figura 1 mostra un tipico schema a blocchi SDR e la sua connettività con MATLAB®.
Gli ingegneri delle comunicazioni wireless possono usare l'hardware della radio definita dal software come una piattaforma economica in tempo reale per numerose attività di engineering wireless, quali:
- Test di laboratorio e sul campo over-the-air con segnali RF in tempo reale
- Prototipazione rapida di funzioni radio personalizzate
- Apprendimento pratico di concetti relativi alla comunicazione wireless e di skill di progettazione
Gli ingegneri delle comunicazioni wireless possono anche lavorare con vari standard wireless come 5G, LTE, DVB-S2 e altri utilizzando la connettività SDR e MATLAB.
Figura 1. Schema a blocchi dei componenti SDR e connettività con MATLAB.
L'uso di una radio definita dal software, unitamente a MATLAB e Simulink® per progettazione wireless, simulazione e analisi consente agli ingegneri e agli studenti di:
- Scoprire l'implementazione hardware di ricetrasmettitori wireless con SDR.
- Impostare l'hardware SDR con funzioni radio preconfigurate.
- Trasmettere e ricevere segnali basati su standard e personalizzati.
- Valutare progetti in presenza di interferenze e di altre condizioni del mondo reale.
- Eseguire l'analisi e la misurazione di segnali in tempo reale.
- Distribuire, analizzare e verificare progetti personalizzati sull'hardware SDR con la generazione di codice HDL e C da modelli di algoritmi, come mostrato nella Figura 2.
- Verificare l'implementazione con test radio-in-the-loop.
- Trasmettere e acquisire segnali con frequenze di campionamento fino a 250 Msps per testare sistemi wireless a banda larga ed eseguire il monitoraggio dello spettro.
- Acquisire segnali a banda larga e usarli per addestrare modelli di Deep Learning per applicazioni wireless.
- Analizzare, verificare e testare sistemi wireless pratici.
Figura 2. Distribuzione, prototipazione e verifica di progetti personalizzati sull'hardware SDR con la generazione di codice HDL e C da modelli di algoritmi.
Supporto hardware MATLAB e Simulink per SDR
MATLAB e Simulink supportano i più diffusi hardware SDR e consentono di comunicare con piattaforme SDR per la realizzazione di test radio-in-the-loop, prototipazione e apprendimento pratico. La tabella qui sotto mostra gli hardware SDR supportati e le soluzioni offerte da MathWorks per la progettazione e la prototipazione di sistemi radio definiti dal software.
Wireless Testbench consente il targeting del USRP FPGA, la trasmissione/raccolta di dati ad alta velocità e il rilevamento intelligente del segnale per testare sistemi wireless a banda larga.
SoC Blockset consente la modellazione, le simulazione, l’analisi e il targeting di applicazioni hardware/software su dispositivi AMD Zynq e Versal o su FPGA Altera SoC.
Esempi e consigli pratici
Test over-the-air
Prototyping
Apprendimento pratico
FAQ sulla Radio definita dal software
Una Radio definita dal software (SDR) è un dispositivo wireless che tipicamente consiste in un front-end RF configurabile con un FPGA o un sistema su chip programmabile (SoC) per eseguire funzioni digitali. L'hardware SDR disponibile in commercio può trasmettere e ricevere segnali a frequenze diverse per implementare standard wireless che vanno dalla radio FM al 5G, LTE e WLAN.
A differenza delle radio tradizionali con componenti hardware fissi, la radio definita dal software utilizza front-end RF configurabili con FPGA o SoC programmabili per eseguire funzioni digitali tramite software, consentendo una riconfigurazione flessibile per diversi standard wireless senza modifiche hardware.
Gli ingegneri wireless possono utilizzare l'hardware SDR come piattaforma economica e in tempo reale per test over-the-air in laboratorio e sul campo con segnali RF reali, per la prototipazione rapida di funzioni radio personalizzate e per l'apprendimento pratico dei concetti e delle competenze di progettazione delle comunicazioni wireless.
Sì. L'hardware SDR si collega a MATLAB e Simulink tramite Ethernet, USB o PCIe, consentendo agli ingegneri di trasmettere e ricevere segnali, testare progetti, eseguire analisi del segnale in tempo reale, distribuire progetti personalizzati e verificare le implementazioni mediante test radio-in-the-loop.
L'hardware SDR può implementare vari standard wireless, tra cui 5G, LTE, WLAN, DVB-S2, GPS, ADS-B, Bluetooth, ZigBee e radio FM, trasmettendo e ricevendo segnali a frequenze diverse.
MATLAB e Simulink supportano diverse piattaforme SDR popolari, tra cui Analog Devices ADALM-PLUTO, RTL-SDR, le radio USRP B2xx/N2xx/N3xx/X3xx/X4xx/E310 e i dispositivi AMD (Xilinx) SoC e FPGA.
Sì. La radio definita dal software può acquisire segnali a banda larga che possono essere utilizzati per addestrare modelli di Deep Learning per applicazioni wireless.
Il test radio-in-the-loop consente agli ingegneri di verificare implementazioni personalizzate distribuendo codice HDL e C generato a partire da modelli algoritmici sull'hardware SDR e testandolo con segnali RF reali.
Vedere anche: Comunicazioni, Comunicazioni wireless, sistema RF, Tutorial LTE, Communications Toolbox, MIMO massivo, Bluetooth, beamforming, Wireless Testbench, 5G, DVB-S2, ricetrasmettitore wireless
