Все материалы сюжета:
- Как случилась настоящая радиореволюция
- Делаем первые шаги с RTL-SDR
- Первое поколение доступных SDR-трансиверов
Радио на софтварном уровне — потрясающе перспективная штука, дающая почти неограниченную свободу для анализа сигнала и взаимодействия с радиоустройствами. Еще совсем недавно это удовольствие было доступно лишь избранным, но сейчас вокруг SDR формируется огромное комьюнити любителей и профессионалов.
Software defined radio, как нетрудно догадаться, — это такой вариант конструкции радиоприемника, при котором часть его реализована программным образом. SDR позволяет отказаться от идеи создания узкоспециализированных хардкорных приемопередатчиков из рассыпухи и крепкого матерного слова и использовать для большей части обработки сигналов CPU обычного компа и FPGA/CPLD на плате.
Типичная схема: «в железе» реализован усилитель радиосигнала с антенны, перестраиваемый фильтр (грубо «вырезающий» нужный диапазон частот) и квадратурный демодулятор, который точно вырезает «кусочек» эфира, начиная с нужной частоты в виде I- и Q-потоков. Эти потоки оцифровываются АЦП — и отправляются в компьютер на дальнейшую обработку.
Отличие между потоками I и Q в том, что они сдвинуты по фазе на 90 градусов и позволяют при последующей обработке из сигнала получить как амплитудную, так и фазовую составляющую. Например, для прослушивания AM-радио было бы достаточно и одного (любого) потока, а вот FM без информации о фазе без существенных потерь качества не декодировать.
Частота дискретизации потоков I и Q ограничивает ширину радиоэфира, которую будет одновременно видно на компьютере. В случае RTL2832 это, в зависимости от настроек, от 0,25 до 3,2 МГц.
Программное обеспечение на компьютере, получив потоки I и Q, может в реальном времени декодировать радиопередачу из любого участка диапазона в любом из поддерживаемых стандартов модуляции (AM, FM и их вариации) или просто слить весь эфир в файл.
Сама концепция SDR существовала достаточно давно. Вот только до последнего времени, если ты хотел этим заняться, у тебя было два варианта: для «совсем маленьких» или же для «совсем взрослых». Первым можно было предложить RTL-SDR за 30 баксов. Это целое семейство китайских TV-тюнеров на основе микросхемы RTL2832, в которых внезапно была обнаружена функциональность универсального SDR-приемника. Второй вариант — семейство USRP, профессиональных трансиверов от компании Ettus Research, стоимость которых начинается с 700 долларов. Используется, например, для разворачивания базовых станций GSM с помощью OpenBTS.
Тем не менее именно первый, «детский» вариант привел к тому буму интереса к SDR, который мы видим сейчас. Понятно, что китайский ТВ-тюнер не отличается точностью и мощностью. Понятно, что работает он только на прием. Но на его основе умельцы ухитрялись делать самые интересные штуки. И это было первым шагом.
А следующим шагом стали доступные девайсы с возможностью передачи и расширенным диапазоном частот. Потенциал огромный: программирование радиодевайсов, анализ любых сигналов, от любительского радио до высокоскоростных LTE-сетей. Мы еще только вступаем в этот дивный новый мир. Но точно будет интересно.
