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.