Software-Defined Radio

Was ist Software-Defined Radio?

Ein Software-Defined Radio (SDR) ist ein drahtloses Gerät, das in der Regel aus einem konfigurierbaren HF-Front-End mit einem FPGA oder einem programmierbaren System-on-Chip (SoC) zur Ausführung digitaler Funktionen besteht. Handelsübliche SDR-Hardware kann Signale mit verschiedenen Frequenzen übertragen und empfangen, um drahtlose Kommunikationsstandards von FM-Funk bis hin zu 5G, LTE und WLAN zu implementieren. 

Funkingenieure können SDR-Hardware als kosteneffiziente Echtzeitplattform für eine Vielzahl von Aufgaben in der Funktechnik verwenden, beispielsweise:

  • Over-the-Air-Tests im Labor und in der Produktion mit Live-HF-Signalen
  • Rapid Prototyping individueller Funkfunktionen
  • Praktisches Aneignen von Konzepten der drahtlosen Kommunikation und Entwicklungskenntnissen

Funktechniker können auch mit verschiedenen Drahtlosstandards wie 5G, LTE, WLAN, DVB-S2 und anderen arbeiten und dabei SDR- und MATLAB®-Konnektivität einsetzen.

HF- und Digitalverarbeitung erfolgen im SDR-Block, der per Ethernet, USB oder PCIe mit MATLAB verbunden ist.

Blockdiagramm der SDR-Komponenten und Verbindung zu MATLAB.

Mit der gleichzeitigen Verwendung eines Software-Defined Radio mit MATLAB und Simulink® für Drahtlosentwürfe, Simulationen und Analysen können Ingenieure und Studierende:

Blockdiagramm mit C/C++ oder HDL-Code, der mit MATLAB auf einem SDR-Prozessor oder FPGA bereitgestellt wurde. 

Mithilfe von HDL- und C Code-Generierung aus Algorithmusmodellen individuelle Entwürfe auf SDR-Hardware bereitstellen, Prototypen erstellen und überprüfen.

Hardware-Unterstützung in MATLAB und Simulink für SDR

Mit MATLAB und Simulink können Sie mit mehreren gängigen SDR-Plattformen kommunizieren, um Radio-in-the-Loop-Tests, Prototypisierung und praktisches Lernen durchzuführen:

Mobile Ansicht von ADALM-PLUTO-Funkunterstützung der Communications Toolbox.

ADALM-PLUTO für analoge Geräte

Laptop mit RTL-SDR-Unterstützung der Communications Toolbox.

RTL-SDR

USRP-SDR-Unterstützung der Communications Toolbox.

USRP B2xx- und N2xx-Radios

Setup für MATLAB und USRP X410, das zeigt, wie Sie drahtlose Breitbandsysteme testen und die Spektrumsüberwachung durchführen.

USRP N3xx-, X3xx- und X4xx-Radios

Wireless Testbench ermöglicht USRP-FPGA-Zielimplementierung, Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung/-erfassung und intelligente Signalerkennung, um drahtlose Breitbandsysteme zu testen.

Xilinx Zynq SoC SDR.

AMD SoC- und FPGA-Geräte

USRP®E310

USRP®E310

Verschiedene Xilinx-Platinen, die SoC Blockset unterstützt.

AMD und Altera® SoC-Geräte

Somit ermöglicht das SoC Blockset die Modellierung, Simulation, Analyse und das Targeting von Hardware-/Software-Anwendungen für AMD Zynq- und Versal-Geräte oder Altera SoC FPGAs.

Beispiele und Erläuterungen

Software-Defined Radio (SDR) – Häufig gestellte Fragen

Ein Software-Defined Radio (SDR) ist ein drahtloses Gerät, das typischerweise aus einem konfigurierbaren HF-Front-End mit einem FPGA oder einem programmierbaren System-on-Chip (SoC) besteht, um digitale Funktionen auszuführen. Kommerziell erhältliche Software-Defined Radio (SDR)-Hardware kann Signale auf unterschiedlichen Frequenzen senden und empfangen, um Funkstandards von FM-Radio bis zu 5G, LTE und WLAN zu implementieren.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Radios mit festen Hardwarekomponenten verwendet Software-Defined Radio (SDR) konfigurierbare HF-Front-Ends mit FPGAs oder programmierbaren SoCs, um digitale Funktionen über Software auszuführen. Das ermöglicht eine flexible Neukonfiguration für verschiedene Funkstandards ohne Hardwareänderungen.

Funkingenieure können Software-Defined Radio (SDR)-Hardware als kostengünstige Echtzeitplattform für Over-the-Air-Labor- und Feldtests mit realen HF-Signalen, für schnelles Prototyping kundenspezifischer Funkfunktionen und für praxisorientiertes Lernen von Konzepten der drahtlosen Kommunikation und Designfähigkeiten nutzen.

Ja. Software-Defined Radio (SDR)-Hardware lässt sich über Ethernet, USB oder PCIe mit MATLAB und Simulink verbinden, sodass Ingenieure Signale senden und empfangen, Entwürfe testen, Echtzeitsignalanalysen durchführen, kundenspezifische Entwürfe bereitstellen und Implementierungen mit Radio-in-the-Loop-Tests verifizieren können.

Software-Defined Radio (SDR)-Hardware kann verschiedene Funkstandards implementieren, darunter 5G, LTE, WLAN, DVB-S2, GPS, ADS-B, Bluetooth, ZigBee und FM-Radio, indem sie Signale auf unterschiedlichen Frequenzen sendet und empfängt.

MATLAB und Simulink unterstützen mehrere beliebte Software-Defined Radio (SDR)-Plattformen, darunter Analog Devices ADALM-PLUTO, RTL-SDR, USRP B2xx/N2xx/N3xx/X3xx/X4xx/E310-Radios sowie AMD (Xilinx) SoC- und FPGA-Geräte.

Ja. Software-Defined Radio (SDR) kann breitbandige Signale erfassen, die zum Training von Modelle für Deep Learning für drahtlose Anwendungen verwendet werden können.

Radio-in-the-Loop-Tests ermöglichen es Ingenieuren, kundenspezifische Designimplementierungen zu verifizieren, indem HDL- und C-Code, der aus Algorithmusmodellen generiert wurde, auf Software-Defined Radio (SDR)-Hardware bereitgestellt und mit realen RF-Signalen getestet wird.

Siehe auch: Kommunikationstechnik, Drahtlose Kommunikation, HF-System, LTE-Tutorial, Communications Toolbox, Massive-MIMO, Bluetooth Toolbox, Beamforming, Wireless Testbench, 5G, DVB-S2, drahtloser Transceiver