Introduction à la radio logicielle

Une radio logicielle (SDR, Software Defined Radio) est un dispositif de télécommunications qui se compose généralement d’un dispositif frontal RF configurable et d’une carte FPGA ou d’un SoC (System-on-Chip) programmable permettant d’exécuter des fonctions numériques. Les cartes SDR disponibles dans le commerce peuvent émettre et recevoir des signaux à différentes fréquences pour implémenter des normes de télécommunications allant de la radio FM à la 5G, au LTE et au WLAN. La Figure 1 illustre un schéma bloc SDR typique et sa connectivité avec MATLAB^®.

Les ingénieurs en télécommunications peuvent utiliser une radio logicielle comme plateforme temps réel low-cost afin d’accomplir différentes tâches d’ingénierie des télécommunications, telles que :

Les tests OTA (over-the-air) en laboratoire et sur le terrain avec des signaux RF live
Le prototypage rapide de fonctions radio personnalisées
L’apprentissage pratique des concepts de télécommunications et des compétences de design

Les ingénieurs en télécommunications peuvent également travailler avec diverses normes de télécommunications comme la 5G, le LTE, ou le DVB-S2 grâce aux SDR et à la connectivité avec MATLAB.

Figure 1. Schéma bloc des composants d’une SDR et de la connectivité avec MATLAB.

L’utilisation d’une radio logicielle (SDR) associée à MATLAB et Simulink^® pour le design, la simulation et l'analyse de systèmes de télécommunications offre aux ingénieurs et aux étudiants les avantages suivants :

Découvrir l’implémentation d’un émetteur-récepteur de télécommunications avec une radio logicielle (SDR)
Configurer une carte SDR avec des fonctions radio préconfigurées.
Émettre et recevoir des signaux basés sur des normes ou générés sur mesure.
Tester des designs en présence d'interférences et d’autres conditions réelles.
Effectuer des analyses et des mesures de signaux en temps réel.
Déployer, prototyper et vérifier des designs personnalisés sur des radios logicielles (SDR) en utilisant la génération de code HDL et C à partir de modèles d’algorithmes, comme illustré dans la Figure 2.
Vérifier l'implémentation avec des tests Radio-in-the-Loop.
Émettre et capturer des signaux à des taux d'échantillonnage allant jusqu'à 250 Msps pour tester des systèmes de télécommunications à large bande et effectuer un contrôle du spectre.
Capturer des signaux à large bande et les utiliser afin d’entraîner des modèles de Deep Learning pour les applications de télécommunications.
Prototyper, vérifier et tester des systèmes de télécommunications.

Figure 2. Déployer, prototyper et vérifier des designs personnalisés sur des cartes SDR en utilisant la génération de code HDL et C à partir de modèles d’algorithmes.

Support des cartes SDR dans MATLAB et Simulink

Grâce au support des cartes SDR les plus courantes, par MATLAB et Simulink, vous pouvez communiquer avec ces plateformes SDR pour effectuer des tests Radio-in-the-Loop, du prototypage et apprendre en pratiquant. Le tableau ci-dessous présente le hardware SDR supporté et les solutions proposées par MathWorks pour le design et le prototypage de systèmes de radio logicielle.