Projekt:SDRStuff

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SDR Stuff

Status: unstable

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Beschreibung Experimente mit Software Defined Radio
Ansprechpartner Karsten


SDR Stuff - Experimente mit Software Defined Radio

LimeSDR

Übersicht

Ich hab mir vor ner Weile das durchaus fähige LimeSDR-USB zugelegt. Dabei handelt es sich um per USB 3 angebundene SDR-Hardware bestehend basierend auf einem Cyclone IV-FPGA der einen LMS7002 Transceiver-Chip kontrolliert. Das Teil kann mit einer Bandbreite von bis zu 60 MHz bei Bändern bis 3,8 GHz arbeiten (siehe Produktseite).

Zuerst hab ich damit im Rahmen meines Deacon-Projekts ein Bluetooth-Beacon mit der Hardware aufgesetzt und an der Hochschule mithilfe anderer Leute Code eine LTE-Basisstation realisiert (danach gings dort mit USRP 210ern von Ettus weiter zu 5G).
Da die Hardware praktisch unendlich viele Möglichkeiten bietet und es viel zu lernen gibt ist das nicht das Ende meiner Experimente. Diese Seite soll dabei der (zumindest groben) Dokumentation meiner Expeditionen ins SDR-Land dienen.

Was ist SDR?

Das Konzept bei Software Defined Radio (SDR) ist möglichst viel klassisch in Schaltungen realisierte Aufgaben der Funktechnik wie Modulation und Teile der Filterung in Software zu verlagern oder durch diese kontrollierbar zu machen.

Die verwendete Hardware kann dabei im extremfall aus einem Mikrocontroller mit GPIO-PIN bestehen, der mit dem richtigen Timing getoggelt wird. Spezielle SDR-Hardware, wie das hier verwendete LimeSDR, ist möglichst universell und flexibel gehalten: Ein IQ-Modulator/ -Mischer ermöglichen den beliebigen Einsatz von Amplituden, Frequenz- oder Phasenmodulation oder Kombinationen daraus.

SDR Blockdiagramm

Prinzipiell können beliebige Funktechnologien realisiert werden, solange die Samplerate mind. der doppelten Bandbreite entspricht und und das passende Frequenzband durch aufwärtsmischen (in der SDR-Hardware selbst oder extern) erreicht werden kann - und ausreichend Rechenleistung für Kodierungs- und Transformationsaufgaben verfügbar ist. Zuweilen werden zur Performanceverbesserung FPGAs, DSP-Prozessoren o.Ä. eingsetzt (siehe Bild).

Zum Thema gibt es mit Software Defined Radio for Engineers ein sehr gutes kostenloses E-Book bei Analog Devices zum Download (keine Anmeldung erforderlich).

Weitere SDR-Projekte bei Schaffenburg

Der vollständigkeit halber hier eine Liste der anderen Projekte, die mit SDR zu tun haben (falls ich was übersehen hab bitte ergänzen):

Bluetooth-Beacon

Wie bereits erwähnt ist meine Implementierung eines Bluetooth-Beacons (inklusive zugehöriger Theorie) im Deacon-Projekt dokumentiert.

Notdeacon handy.png

Mittelwelle / Amplitudenmodulation

Nach den Versuchen mit eher moderenen Standards hab ich mich zunächst mal an die Untergrenze herangetastet..wie weit unten kann ein Transcevier arbeiten, der eigentlich für den GHz-Bereich entwickelt wurde?
Ziemlich weit, wie sich herausstellt: es kam zwar nicht mehr besonders viel Leistung aus der Hardware raus (was vermutlich eher den verbauten Filtern als dem Chip selbst zuzuschreiben ist), aber es wird ein ordentliches Signal erzeugt, das auch von Radios empfangen werden kann :)

Der zugehörige Code ist hier in meinem Github hinterlegt (is schon en weilchen her, dass ich das gebastelt hab, ich hoffe die hochgeladenen Dateien waren die aktuellen). Durch die Einbindung von libav kann ich unproblematisch .wav oder .mp3 Dateien einlesen. Eine bei Aufruf als Parameter übergebener Datei wird geladen und dann dauerhaft auf Mittelwelle gestreamt.

In den Bildern zu sehen (von links): Träger bei 1 MHz; Hüllkurve bei Modulation mit 200 Hz Sinus (Kästchen zählen, nicht Messfkt des Oszis trauen); Signal bei Modulation mit Musik (I don't want to set the world on fire von The Inkspots)

Träger Hüllkurve Musik (Inkspots)

(Leider konnte ich den USB-Stick mit den eigentlichen Messbildern nicht finden, daher sind die Bilder hier aus den Videos "extrahiert" die ich davon gemacht hab)

What's next?

Vermutlich werde ich mich als nächstes UKW-FM widmen...das ist zwar an sich nicht sonderlich spektakulär, aber ich würde ganz gern mal damit experimentieren die verfügbare Bandbreite zum parallelen Senden auf mehreren FM-Kanälen gleichzeitig zu nutzen...aber hab auch noch einige andere Ideen, auch mit ganz anderen Projekten...:)