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