Introducción a Radio definida por software (SDR)
Una radio definida por software (SDR) es un dispositivo inalámbrico que consta de un extremo frontal de RF con un FPGA o un SoC (system-on-chip) programable para realizar funciones digitales. El hardware de SDR disponible en el mercado puede transmitir y recibir señales en diferentes frecuencias para aplicar estándares inalámbricos, desde la radio FM hasta las tecnologías 5G, LTE y WLAN. La Figura 1 muestra un diagrama de bloques de SDR típico y su conectividad con MATLAB®.
Puede utilizar el hardware de radio definida por software (SDR) como una plataforma rentable en tiempo real para una gama de tareas de telecomunicaciones, entre las que se incluyen:
- Pruebas de laboratorio y de campo inalámbricas con señales de RF en tiempo real
- Prototipado rápido de funciones de radio personalizadas
- Aprendizaje práctico de los conceptos de telecomunicaciones y diseño
También puede trabajar con diversos estándares inalámbricos, tales como 5G, LTE y DVB-S2, entre otros, que utilizan SDR y conectividad con MATLAB.
Figura 1. Diagrama de bloques de componentes SDR y cómo se conectan con MATLAB.
Con SDR (radio definida por software), MATLAB y Simulink® para diseño inalámbrico, simulación y análisis, profesionales y estudiantes de ingeniería pueden:
- Aprender a implementar transceptores inalámbricos en hardware con SDR.
- Configurar hardware de SDR con funciones de radio preconfiguradas.
- Transmitir y recibir señales basadas en estándares y generadas a medida.
- Probar diseños frente a interferencias y otras condiciones del mundo real.
- Realizar análisis y mediciones de señales en tiempo real.
- Crear prototipos, desplegar y verificar diseños personalizados en hardware de SDR mediante la generación de código HDL y C a partir de modelos de algoritmos, como se muestra en la Figura 2.
- Verificar la implementación con pruebas de radio-in-the-loop.
- Transmitir y capturar señales a tasas de muestreo de hasta 250 Msps para probar sistemas inalámbricos de banda ancha y realizar supervisión del espectro.
- Capturar señales de banda ancha y emplearlas para entrenar modelos de Deep Learning para aplicaciones inalámbricas.
- Crear prototipos, verificar y probar sistemas inalámbricos prácticos.
Figura 2. Cree prototipos, despliegue y verifique diseños personalizados en hardware de SDR mediante la generación de código HDL y C a partir de modelos de algoritmos.
Soporte de MATLAB y Simulink para hardware de SDR
Con el soporte de MATLAB y Simulink para el hardware de SDR de uso más frecuente, puede comunicarse con plataformas de SDR para realizar pruebas de radio-in-the-loop, prototipado y aprendizaje práctico. A continuación, se muestra el hardware de SDR compatible y las soluciones que ofrece MathWorks para diseñar y crear prototipos de sistemas de radio definida por software.
Wireless Testbench permite utilizar FPGA de USRP, transmisión/captura de datos de alta velocidad, y detección de señales inteligente para probar sistemas inalámbricos de banda ancha.
Dispositivos SoC de AMD e Altera®
SoC Blockset permite modelar, simular, analizar y utilizar aplicaciones de hardware/software en dispositivos Zynq y Versal de AMD o FPGA de SoC de Altera.
Ejemplos y procedimientos
Pruebas inalámbricas
Prototyping
Aprendizaje práctico
Preguntas frecuentes sobre Radio definida por software (SDR)
Una radio definida por software (SDR) es un dispositivo inalámbrico que normalmente consiste en un frontal de RF configurable con un FPGA o un sistema en chip (SoC) programable para realizar funciones digitales. El hardware SDR disponible comercialmente puede transmitir y recibir señales en diferentes frecuencias para implementar estándares inalámbricos que abarcan desde la radio FM hasta 5G, LTE y WLAN.
A diferencia de las radios tradicionales con componentes de hardware fijos, la radio definida por software utiliza frontales de RF configurables con FPGA o SoC programables para realizar funciones digitales mediante software, lo que permite una reconfiguración flexible para distintos estándares inalámbricos sin necesidad de cambios de hardware.
Los ingenieros de comunicaciones inalámbricas pueden utilizar el hardware SDR como una plataforma rentable y en tiempo real para realizar pruebas de laboratorio y de campo over-the-air con señales RF reales, prototipar rápidamente funciones de radio personalizadas y adquirir experiencia práctica en conceptos y técnicas de diseño de comunicaciones inalámbricas.
Sí. El hardware SDR se conecta a MATLAB y Simulink mediante Ethernet, USB o PCIe, permitiendo a los ingenieros transmitir y recibir señales, probar diseños, realizar análisis de señales en tiempo real, desplegar diseños personalizados y verificar implementaciones mediante pruebas radio-in-the-loop.
El hardware SDR puede implementar diversos estándares inalámbricos, entre ellos 5G, LTE, WLAN, DVB-S2, GPS, ADS-B, Bluetooth, ZigBee y radio FM, transmitiendo y recibiendo señales en distintas frecuencias.
MATLAB y Simulink son compatibles con varias plataformas SDR populares, incluidas Analog Devices ADALM-PLUTO, RTL-SDR, las radios USRP B2xx/N2xx/N3xx/X3xx/X4xx/E310 y los dispositivos AMD (Xilinx) SoC y FPGA.
Sí. La radio definida por software puede capturar señales de banda ancha que pueden utilizarse para entrenar modelos de Deep Learning destinados a aplicaciones inalámbricas.
La prueba radio-in-the-loop permite a los ingenieros verificar implementaciones de diseños personalizados desplegando código HDL y C generado a partir de modelos algorítmicos en hardware SDR y probándolo con señales RF reales.
También puede consultar estos temas: Comunicaciones, Telecomunicaciones, Sistema de RF, Tutorial de LTE, Communications Toolbox, MIMO masivo, Bluetooth, Beamforming, Wireless Testbench, 5G, DVB-S2, Transceptor inalámbrico
