Rádio Definido por Software - SDR
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- Brenda Rodrigues Barros
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1 MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA CAMPUS SÃO JOSÉ SANTA CATARINA Rádio Definido por Software - SDR Prof. Ramon Mayor Martins, M.Sc. Eng. [email protected] Grupo de Pesquisa em Rádio Definido por Software 2015 / 1
2 Introdução ao Rádio Definido por Software (RDS) Agenda O que é? Quando? Porque? Como? Exemplos!
3 Introdução ao Rádio Definido por Software (RDS) Agenda O que é? Quando? Porque? Como? Exemplos!
4 Introdução ao Rádio Definido por Software (RDS) O que é? Introdução: Desde os primórdios, a humanidade procura meios eficientes de se comunicar. Com o advento e avanços das tecnologias, utilizou-se modos variados de constituir suas comunicações, dentre elas, as ondas eletromagnéticas. Nesse interim, esses modos de comunicações alcançaram o estado-da-arte. Hoje utiliza-se circuitos reduzidos, filtros precisos, modulações eficientes, etc. Como, os avanços não param... O futuro das telecomunicações e sistemas computacionais tendem a abstração de hardware.
5 Introdução ao Rádio Definido por Software (RDS) O que é? Introdução: Nesse contexto, surge o conceito de SDR: Software Definido por Rádio. Segundo o Wireless Innovation Forum [1], define-se SDR como: rádio na qual algumas ou todas as funções da camada física são definidas por software. O SDR (Software Defined Radio) é um sistema de radiocomunicação que abstrai o hardware, ou seja, elimina componentes típicos de um sistema de rádio como (moduladores, misturadores, filtros), possibilitando que estes sejam implementados via software. O conceito de rádio definido por software (SDR) permite substituir a tradicional implementação dos dispositivos de comunicação analógicos por uma implementação mais flexível.
6 Introdução ao Rádio Definido por Software (RDS) O que é? Introdução: Faz uso de processamento digital de sinais e dispositivos programáveis controlados por software. Assim, o sistema pode ser facilmente re-configurado para desempenhar diferentes funções de acordo com a necessidade. Para suportar diferentes padrões de comunicação, como LTE, Wi-Fi, WiMax, ou qualquer outro, como também ajustar-se as variações do canal de comunicação, basta carregar diferentes tipos de software em memória, sem precisar substituir todo equipamento de rádio.
7 Introdução ao Rádio Definido por Software (RDS) O que é? Introdução:
8 Receptor SDR Receptor Analógico Introdução ao Rádio Definido por Software (RDS) O que é? Introdução:
9 Blocos SDR Receptor SDR Introdução ao Rádio Definido por Software (RDS) O que é? Introdução:
10 Blocos SDR Receptor SDR Introdução ao Rádio Definido por Software (RDS) O que é? Introdução:
11 Introdução ao Rádio Definido por Software (RDS) Agenda O que é? Quando? Por que? Como? Exemplos!
12 Introdução ao Rádio Definido por Software (RDS) Quando? Histórico: Um dos primeiros sistemas SDR conhecidos é o SpeakEasy, projeto militar do governo norteamericano iniciado nos anos 70. O projeto visava emular mais de uma dezena de rádios militares, operando entre 2 e 2000 MHz, além de permitir a incorporação futura de novos padrões de modulação. Deu origem ao JTRS: Joint Tactical Radio System
13 Introdução ao Rádio Definido por Software (RDS) Quando? Histórico: O termo Software Defined Radio, por sua vez, foi introduzido em 1991, por Mitola, que publicou um dos primeiros artigos sobre o assunto em Se tornou a base do Rádio Cognitivo (proposto por Mitola)
14 Introdução ao Rádio Definido por Software (RDS) Agenda O que é? Quando? Por que? Como? Exemplos!
15 Introdução ao Rádio Definido por Software (RDS) Por quê? Vantagem: flexibilidade, São soluções mais robustas a variações de temperatura e envelhecimento de seus componentes, visto que transfere o processamento para o domínio digital, deixando de ter seu desempenho atrelado à precisão dos componentes analógicos do rádio. Também possui toda a facilidade de desenvolvimento que um ambiente de software fornece como ferramentas para simulação e correção de erros. Por transferir ao software grande parte do processamento, reduz a complexidade do hardware dos rádios modernos, limitando-os apenas a implementação do front-end de RF. Isso também implica em alta integração, dada a eliminação, através do uso de um processador, de muitos dos elementos ativos e passivos do rádio, antes responsáveis pelo processamento e modulação do sinal.
16 Introdução ao Rádio Definido por Software (RDS) Por quê? Vantagem: Menor time-to-market, já que uma mesma plataforma pode ser rapidamente modificada para operar em diferentes padrões pela simples substituição do software. Questões de manutenção e operação dos equipamentos também são beneficiadas pela arquitetura do sistema. Correções de erros, adaptações ou aprimoramento dos serviços podem ser feitos sem que ele precise ser desligado ou sem que a infra-estrutura deva ser alterada, o que é muito interessante para prestadoras de serviços de rádio-difusão.
17 Introdução ao Rádio Definido por Software (RDS) Agenda O que é? Quando? Porque? Como? Exemplos!
18 Introdução ao Rádio Definido por Software (RDS) Como? Funcionamento: A antena seguida de um filtro passa-faixas, que determina a seletividade do receptor
19 Introdução ao Rádio Definido por Software (RDS) Como? Funcionamento: Na próxima etapa, um amplificador de baixo ruído eleva o nível de tensão do sinal de RF (regenera o sinal) que é enviado ao bloco (tradutor de frequências)
20 Introdução ao Rádio Definido por Software (RDS) Como? Funcionamento: é passado o sinal de RF e do oscilador local pelo misturador. De forma ideal, o que ocorre é uma multiplicação entre os dois sinais
21 Introdução ao Rádio Definido por Software (RDS) Como? Funcionamento: Este bloco tradutor de frequência é subdividido em upconverters para transmissão e downconverters para recepção. Esse bloco é basicamente formado por dois estágios da recepção: o Misturador e o filtro Passabaixas.
22 Introdução ao Rádio Definido por Software (RDS) Como? Funcionamento: O sinal analógico é entregue ao conversor analógico/digital que o converte para o formato digital e o entrega ao processador.
23 Introdução ao Rádio Definido por Software (RDS) Como? Funcionamento: - um software permite processar matematicamente os sinais I e Q vindos do hardware e digitalizados pelo conversor A/D. - Esse software realiza a combinação matemática adequada dos sinais I e Q e em seguida, efetua a demodulação do sinal, por exemplo AM, SSB, FM, DRM, etc..
24 Introdução ao Rádio Definido por Software (RDS) Agenda O que é? Quando? Porque? Como? Exemplos!
25 Introdução ao Rádio Definido por Software (RDS) Exemplos? Exemplos de Hardware, Software de Desenvolvimento e Exploração: Nas pesquisas com RDS, há três sistemas difundidos para experimentação e uso: Hardware: Dispositivos que fazem a interface entre a antena e o processamento digital (cpu). Ex: USRP (FPGA), Dongles, SDR Boxes. Software de Implementação: Elemento de desenvolvimento orientado a software das etapas analógicas através de blocos digitais. Ex: GNURadio, Matlab Toolbox ( LabView. Software de Exploração: Ambientes visuais de controle e execução de comandos e alteração das etapas de RF, a nível de usuário. Ex: SDR#, GQRX, HDSDR, SDRTouch, PlanetPlotter, RF Scanner, etc.
26 Introdução ao Rádio Definido por Software (RDS) Exemplos? Exemplos de Hardware: Dongle Chipset R820T / R820T2 RTL- SDR Nooelec modified DVB-T USB Range: MHz ( ) MSPS
27 Introdução ao Rádio Definido por Software (RDS) Exemplos? Exemplos de Hardware: Dongle Chipset R820T / R820T2 RTL- SDR
28 Introdução ao Rádio Definido por Software (RDS) Exemplos? Exemplos de Hardware: Outros chipsets
29 Introdução ao Rádio Definido por Software (RDS) Exemplos? Exemplos de Hardware: Boxes SDR
30 Introdução ao Rádio Definido por Software (RDS) Exemplos? Exemplos de Hardware: Boxes - SDR Perseus Baseado em FPGA 10 khz - 40 MHz 1.6MHz de amostra SDR IQ 500 Hz to 30 MHz
31 Introdução ao Rádio Definido por Software (RDS) Exemplos? Exemplos de Hardware: SDR Upconverter para Dongles Converte sinais de MF e HF (0.5MHz to 50MHz) para sinais em VHF (125.5MHz a 175MHz) - versão 125MHz
32 Introdução ao Rádio Definido por Software (RDS) Exemplos? Exemplos de Hardware: SDR Transceiver
33 Introdução ao Rádio Definido por Software (RDS) Exemplos? Exemplos de Hardware: USRP - Universal Software Radio Peripheral Fabricada pela Ettius, da National Instruments,
34 Introdução ao Rádio Definido por Software (RDS) Exemplos? Exemplos de Hardware:
35 Introdução ao Rádio Definido por Software (RDS) Exemplos? Exemplos de Software de Implementação: GNURadio - O GNU Radio é uma ferramenta software livre de desenvolvimento e código aberto para esse fim, que fornece blocos de processamento de sinais para implementar rádios definidos por software.
36 Introdução ao Rádio Definido por Software (RDS) Exemplos? Exemplos de Software de Implementação: GNU Radio Exemplo Receptor FM
37 Introdução ao Rádio Definido por Software (RDS) Exemplos? Exemplos de Software de Implementação: MATLAB - Toolbox RTL-SDR Support from Communications System Toolbox Design and prototype software-defined radio (SDR) systems using RTL-SDR with MATLAB and Simulink.
38 Introdução ao Rádio Definido por Software (RDS) Exemplos? Exemplos de Software de Exploração: SDR# - Windows, Free, desenvolvido em C#, modular (plug-ins)
39 Introdução ao Rádio Definido por Software (RDS) Exemplos? Exemplos de Software de Exploração: HDSDR - Windows, Free,
40 Introdução ao Rádio Definido por Software (RDS) Exemplos? Exemplos de Software de Exploração: SDR-Radio.com V2 - Windows, Free, contem decoders de modos digitais para Radioamadorismo (RTTY,PSK)
41 Introdução ao Rádio Definido por Software (RDS) Exemplos? Exemplos de Software de Exploração: GQRX Linux, Open,
42 Introdução ao Rádio Definido por Software (RDS) Exemplos? Exemplos de Software de Exploração: SDRTouch Android, Pago,
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