Tổng quan về Software Define Radio

 Vô tuyến định nghĩa bằng phần mềm (Software Define Radio) là một hệ thống truyền thông vô tuyến được thực hiện chủ yếu bằng phần mềm trên máy tính cá nhân hoặc hệ thống nhúng.

 Một SDR cơ bản bao gồm máy tính có sound card hoặc thiết bị chuyển đổi tương tự sang số (ADC) cùng thiết bị chuyển đổi số sang tương tự (DAC) và đầu cuối cao tần để thu phát tín hiệu. Phần xử lý tín hiệu hầu hết được thực hiểu bởi bộ xử lý đa năng (GPP) thay vì phần cứng chuyên dụng (mạch điện tử). Với thiết kế này một thiết bị SDR có thể truyền nhận được tín hiệu ở nhiều tần số, loại điều chế khác nhau chỉ dựa trên phần mềm sử dụng.

 Software Define Radio được sử dụng trong các ứng dụng quân sự và trong viễn thông di động , cả hai đều có thể sử dụng nhiều giao thức vô tuyến và đáp ứng thời gian thực.Về lâu dài, SDR được mong đợi sẽ trở thành công nghệ thống trị trong truyền thông vô tuyến bằng cách kết hợp với Anten định nghĩa bằng phần mềm (Software Define Antennas) tạo thành vô tuyến nhận thức (Cognitive Radio).

 Được tạo ra với cái tên máy thu kỹ thuật số (Digital Receiver) vào năm 1970 bởi một nhà nghiên cứu thuộc bộ quốc phòng Hoa Kỳ, từ năm 1990 đến 1995, được ứng dụng vào SpeakEasy , một chương trình cho các đài phát thanh điều khiển không quân mặt đất chiến thuật của không quân Hoa Kỳ có thể hoạt động từ 2MHz đến 2GHz. Năm 1991, Joe Mitola đã tự mình tạo trạm cơ sở (Base Station) của mạng GSM dựa trên các nghiên cứu trước đó trên thế giới. Cho đến năm 1995, thuật ngữ Software Define Radio mới được đặt ra bởi Stephen Blust được đề xuất tại Modular Multifunction Information Transfer Systems (MMITS) năm 1996. Tiếp tục được nghiên cứu và phát triển liên tục sau đó, đến nay đã có nhiều sản phẩn thương mại SDR được bán ra trên toàn cầu cho mục đích quân sự, nghiên cứu, giảng dạy hay ứng dụng vào sản phẩn truyền thông không dây thực tế. Có thể kể đến trong quân sự, dự án Joint Tactical Radio System (JTRS) sản xuất bộ đàm cung cấp liên lạc linh hoạt và có thể tương tác, nhưng do vấn đề chi phí cao hơn so với việc sử dụng các linh kiện chuyên dụng cho một mục đích nên chưa được sử dụng rộng rãi. Tuy nhiên, tính linh hoạt của SDR có thể mang lại lợi ích đáng kể trong thời gian dài hơn, một khi chi phí cố định để thực hiện nó đã giảm đủ để vượt qua chi phí thiết kế lại các hệ thống được xây dựng có mục đích.

 Các ứng dụng trong giảng dạy và nghiên cứu với SDR thông dụng hơn với rất nhiều thiết bị SDR được sản xuất với nhiều mức giá và mục đích khác nhau. Từ các thiết bị giá rẻ chỉ 22$ như DVB-T USB dongles sử dụng IC điều khiển Realtek RTL2832U, và Rafael Micro R820T làm bộ chỉnh tần số, thiết bị chỉ thực hiện chức năng thu tín hiệu, có thể thu trong dải từ 500kHz đến 1.75GHz phụ hợp để thu FM, DVB-T, GSM,… Với các nghiên cứu chuyên sâu hơn Universal Software Radio Peripheral (USRP) là lựa chọn tốt với dải thu siêu cao tần lên đến 6GHz băng thông rộng 200MHz cùng khả năng MIMO được tích hợp sẵn. Trong nghiên cứu này, tôi sử dụng các Kit SDR là bladeRF x115 của Nuand, ra mắt năm 2013, được tích hợp nhiều công nghệ mới: hỗ trợ truyền nhận đồng thời (full duplex) bộ ADC, DAC tốc độ cao, khả năng lập trình FPGA, tương thích giao diện USB 3.0, cổng kết nối mở rộng (GPIO), MIMO,… Các thông số chi tiết ở bảng 1 và cấu trúc bên trong như hình 1.