Radio logicielle (SDR)

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.

Schéma bloc représentant la chaîne de traitement pour les applications SDR 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 :

Schéma bloc représentant le code C/C++ ou HDL déployé sur un processeur SDR ou un FPGA avec MATLAB. 

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.

Vue sur un appareil mobile avec prise en charge de la radio ADALM-PLUTO par Communications Toolbox.

ADALM-PLUTO d’Analog Devices

Un ordinateur portable avec prise en charge de RTL-SDR par Communications Toolbox.

RTL-SDR

Prise en charge des USPR SDR par Communications Toolbox.

Radios USRP B2xx et N2xx

Configuration MATLAB et USRP X410 montrant comment tester des systèmes de télécommunications à large bande et effectuer un contrôle du spectre.

Radios USRP N3xx, X3xx et X4xx

Wireless Testbench permet le ciblage du FPGA USRP, l'émission et la capture de données à haute vitesse et la détection intelligente des signaux pour tester les systèmes de télécommunications à large bande.

SDR basée sur SoC Zinq de Xilinx.

Dispositifs SoC et FPGA d’AMD

USRP E310

USRP E310

Diverses cartes Xilinx supportées par SoC Blockset.

Dispositifs SoC d’AMD et d’Altera®

SoC Blockset permet de modéliser, de simuler, d'analyser et de cibler des applications hardware/software sur des cartes AMD Zynq et Versal ou des FPGA SoC Altera.

Exemples et démonstrations

Tests OTA (over-the-air)

Prototyping

Apprentissage pratique

FAQ sur la Radio logicielle (SDR)

Une Radio logicielle (SDR) est un dispositif de communication sans fil qui se compose généralement d'un frontal RF configurable associé à un FPGA ou à un système sur puce (SoC) programmable pour exécuter des fonctions numériques. Les plateformes SDR disponibles dans le commerce peuvent transmettre et recevoir des signaux à différentes fréquences afin d'implémenter des normes sans fil allant de la radio FM à la 5G, en passant par LTE et WLAN.

Contrairement aux radios traditionnelles reposant sur des composants matériels fixes, la Radio logicielle (SDR) utilise des frontaux RF configurables associés à des FPGA ou à des SoC programmables pour exécuter des fonctions numériques par logiciel. Cela permet une reconfiguration flexible pour différentes normes sans fil sans modification matérielle.

Les ingénieurs en télécommunications peuvent utiliser la Radio logicielle (SDR) comme plateforme économique et temps réel pour effectuer des essais en laboratoire et sur le terrain avec de véritables signaux RF, réaliser le prototypage rapide de fonctions radio personnalisées et acquérir une expérience pratique des concepts et techniques de conception des communications sans fil.

Oui. Les plateformes SDR se connectent à MATLAB et Simulink via Ethernet, USB ou PCIe, permettant aux ingénieurs d'émettre et de recevoir des signaux, de tester des conceptions, d'effectuer des analyses de signaux en temps réel, de déployer des conceptions personnalisées et de vérifier les implémentations à l'aide de tests radio-in-the-loop.

Les plateformes SDR peuvent implémenter diverses normes sans fil, notamment 5G, LTE, WLAN, DVB-S2, GPS, ADS-B, Bluetooth, ZigBee et la radio FM, grâce à la transmission et à la réception de signaux sur différentes fréquences.

MATLAB et Simulink prennent en charge plusieurs plateformes SDR populaires, notamment Analog Devices ADALM-PLUTO, RTL-SDR, les radios USRP B2xx/N2xx/N3xx/X3xx/X4xx/E310, ainsi que les dispositifs SoC et FPGA AMD (Xilinx).

Oui. La Radio logicielle (SDR) peut capturer des signaux large bande pouvant être utilisés pour entraîner des modèles de Deep Learning destinés aux applications de communications sans fil.

Les tests radio-in-the-loop permettent aux ingénieurs de vérifier des implémentations personnalisées en déployant du code HDL et du code C générés à partir de modèles algorithmiques sur une plateforme SDR, puis en effectuant des essais avec de véritables signaux RF.

Voir aussi: Communications, Télécommunications, système RF, tutoriel LTE, Communications Toolbox, massive MIMO, Bluetooth, beamforming, Wireless Testbench, 5G, DVB-S2, émetteur-récepteur de télécommunications