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Comprendre le SDR du récepteur radio défini par logiciel

Comprendre le SDR du récepteur radio défini par logiciel

La technologie radio définie par logiciel a considérablement progressé ces dernières années. Les progrès du matériel signifient que les coûts ont baissé et que les performances ont augmenté.

Cela signifie que les radios définies par logiciel sont désormais visibles dans tout, des équipements de radiocommunication haut de gamme aux simples modules enfichables USB disponibles à un coût très bas.

La technologie de radio définie par logiciel, SDR, est en mesure de fournir des avantages significatifs par rapport aux conceptions radio traditionnelles basées sur le matériel. Utilisant la puissance du traitement numérique, les radios définies par logiciel sont utilisées dans de nombreuses applications différentes dans de nombreux domaines différents.

Concept SDR de base

Le concept de base de la radio logicielle SDR est que la radio peut être totalement configurée ou définie par le logiciel.

Dans un monde idéal, le signal entrant est immédiatement converti en format numérique, et le signal est ensuite traité de manière totalement numérique.

A l'inverse, pour l'émission, le signal est généré numériquement et converti en signal analogique final au niveau de l'antenne.

Cette approche présente les avantages que la radio peut être totalement reconfigurée pour une nouvelle application, simplement en changeant le logiciel. Des mises à jour peuvent être effectuées pour suivre les nouveaux formats de modulation, les nouvelles applications, etc., simplement en mettant à jour le logiciel.

Cela signifie également qu'une plate-forme matérielle commune peut être utilisée sur une variété de produits et d'applications différents, réduisant ainsi les coûts, tout en maintenant ou en améliorant les performances.

Applications radio définies par logiciel

Le concept de radio logicielle SDR s'applique à de nombreux domaines d'utilisation:

  • Communications mobiles: Les radios définies par logiciel sont très utiles dans des domaines tels que les communications mobiles. En mettant à niveau le logiciel, il est possible d'appliquer des modifications à toutes les normes et même d'ajouter de nouvelles formes d'onde uniquement en mettant à niveau le logiciel et sans qu'il soit nécessaire de modifier le matériel. Cela peut même être fait à distance, ce qui permet des économies considérables de coûts.
  • Recherche & Développement: La radio logicielle SDR est très utile dans de nombreux projets de recherche. Les radios peuvent être configurées pour fournir les exigences exactes du récepteur et de l'émetteur pour toute application sans avoir besoin d'une conception matérielle totale à partir de zéro.
  • Militaire: Les militaires ont beaucoup utilisé la technologie radio définie par logiciel, ce qui leur permet de réutiliser le matériel et de mettre à jour les formes d'onde des signaux au besoin.
  • Radio amateur: Les radioamateurs ont utilisé avec succès la technologie radio définie par logiciel, en l'utilisant pour améliorer les performances et la flexibilité.
  • Autre: Il existe de très nombreuses autres applications qui peuvent utiliser la technologie SDR, permettant à la radio d'être exactement adaptée aux besoins à l'aide de réglages logiciels.

Il existe de nombreuses opportunités pour envisager l'utilisation du concept de radio logicielle, SDR. Au fur et à mesure que le temps passe et que la technologie avance, il sera possible d'utiliser le concept dans de nouveaux domaines.

Définition radio définie par logiciel

Bien que cela puisse sembler un exercice trivial, créer une définition pour la radio définie par logiciel n'est pas aussi simple qu'il y paraît. Il est également nécessaire de produire une définition robuste pour de nombreuses raisons, notamment les applications réglementaires, les problèmes de normes et pour permettre à la technologie SDR de progresser plus rapidement.

De nombreuses définitions sont apparues qui pourraient couvrir une définition d'une radio définie par logiciel, SDR. Le SDR Forum a lui-même défini les deux principaux types de logiciels contenant des radios de la manière suivante:

  • Radio contrôlée par logiciel: Radio dans laquelle certaines ou toutes les fonctions de la couche physique sont contrôlées par logiciel. En d'autres termes, ce type de radio utilise uniquement un logiciel pour fournir le contrôle des différentes fonctions qui sont fixées dans la radio.
  • Radio définie par logiciel: Radio dans laquelle certaines ou toutes les fonctions de la couche physique sont définies par logiciel. En d'autres termes, le logiciel est utilisé pour déterminer les spécifications de la radio et ce qu'elle fait. Si le logiciel de la radio est modifié, ses performances et sa fonction peuvent changer.

Une autre définition qui semble englober l'essence de la radio définie par logiciel, SDR, est qu'elle dispose d'une plate-forme matérielle générique sur laquelle le logiciel s'exécute pour fournir des fonctions telles que la modulation et la démodulation, le filtrage (y compris les changements de bande passante) et d'autres fonctions telles que la sélection de fréquence et si nécessaire sauts de fréquence. En reconfigurant ou en changeant le logiciel, les performances de la radio sont modifiées.

Pour y parvenir, la technologie radio définie par logiciel utilise des modules logiciels qui fonctionnent sur une plate-forme matérielle générique composée de processeurs de traitement du signal numérique (DSP) ainsi que de processeurs à usage général pour implémenter les fonctions radio pour transmettre et recevoir des signaux.

Dans un monde idéal, le signal à la fréquence finale et au niveau correct émanerait, et de même pour la réception, le signal de l'antenne serait directement converti en chiffres et tout le traitement serait effectué sous contrôle logiciel. De cette façon, il n'y a aucune limitation introduite par le matériel. Pour y parvenir, la conversion numérique-analogique pour la transmission devrait avoir une puissance relativement élevée, en fonction de l'application, et elle devrait également avoir un bruit très faible pour la réception. En conséquence, une définition complète du logiciel n'est normalement pas possible.

JTRS SDR

Le JTRS, Joint Tactical Radio System, est une initiative de radio définie par logiciel qui a donné une impulsion majeure au développement de la technologie radio définie par logiciel.

Destiné principalement aux applications militaires, JTRS visait à améliorer l'interopérabilité entre différents réseaux sans fil, radios de terrain et appareils.

L'initiative JTRS comprenait à la fois des logiciels et du matériel, la technologie SDR afin que des dispositifs sans fil et des équipements de réseau multimodes, multibandes et multifonctionnels puissent être développés. En utilisant la technologie SDR, l'objectif était qu'ils puissent être reconfigurés, améliorés et mis à niveau de manière dynamique grâce à des mises à jour logicielles et à une reconfiguration matérielle.

Le JTRS était une proposition particulièrement intéressante, en particulier pour les opérations de type coalition où des forces de différents pays peuvent opérer ensemble. Les radios pourraient être reconfigurées pour permettre les communications entre les troupes de différents pays, etc.

Avantages et inconvénients des radios définies par logiciel

Comme pour toute technologie, il existe des avantages et des inconvénients à l'utilisation de la technologie radio définie par logiciel.

Avantages de la technologie SDR

  • Il est possible d'atteindre des niveaux de performances très élevés.
  • Les performances peuvent être modifiées en mettant à jour le logiciel (il ne sera cependant pas possible de mettre à jour les attributs dépendants du matériel).
  • Il est possible de reconfigurer les radios en mettant à jour le logiciel
  • La même plate-forme matérielle peut être utilisée pour plusieurs radios différentes.

Inconvénients de la technologie SDR

  • Les convertisseurs analogique-numérique limitent les fréquences maximales pouvant être utilisées par la section numérique.
  • Pour très radios simples la plate-forme de base peut être trop chère.
  • Le développement d'une radio définie par logiciel nécessite à la fois des compétences matérielles et logicielles.

Les radios définies par logiciel sont de plus en plus utilisées. Comme la puissance de traitement devient moins chère à mettre en œuvre, les radios SDR sont de plus en plus utilisées pour les applications haut de gamme et de plus en plus elles se déplacent également vers les radios bas de gamme.

L'un des principaux avantages de la technologie SDR est qu'elle peut être configurée pour répondre exactement aux exigences de l'utilisateur - de petites modifications du logiciel peuvent faire en sorte que la radio réponde exactement aux exigences. De plus, avec des logiciels open source comme le logiciel GNU, il devient de plus en plus facile à mettre en œuvre.

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