Pro Sdr

Уважаемые читатели нашего канала ProSDR для повышения эффективности продвижения с 16 февраля 2026 года посты будут доступны только подписчикам. В постах будут анонсы статей, публикация которых планируется в ближайшее время. В постах будут публиковаться ссылки на статьи. Подписка на канал ProSDR остается бесплатной, подписывайтесь, или следите за анонсами статей в наших телеграмм канале и ВКонтакте . С Уважением команда ProSDR.

Как моделировать шумы квантования в GNU Radio Companion При моделировании систем электрической связи часто возникает задача исследования влияния шумов квантования на качество обработки сигнала.  Степень проявления эффекта искажения формы сигнала при его цифровой обработке зависит от характеристик устройств осуществляющий аналого-цифровые преобразования. Операция квантования по уровню заключается в замене непрерывного множества значений сигнала дискретным множеством заранее определенных значений, называемых уровнями квантования. Процесс квантования поясняется на рисунке 1. При квантовании на график дискретизированного сигнала b(kΔt) накладывается система параллельных линий, расстояние между которыми называется шагом квантования. Расстояние между верхней и нижней линиями определяется динамическим диапазоном дискретизируемого сигнала. Сформированный квантованный сигнал отмечен на рисунке 1, а в виде заштрихованных импульсов. Таким образом, в процессе квантования возникают ошибки, определяемые как ε=|Uвх-Uквi| (рис. 1, б). Эти ошибки приводят к возникновению искажений, создающих на приеме помехи, называемыми шумами квантования. Блок «Quantizer» библиотеки «Impairment Models» среды GNU Radio моделирует искажения сигнала, вызванные применением операции квантования по уровню (рис. 2). Блок вносит искажение, изменяющее отношение сигнал-шум относительно входного сигнала на заданную величину шума квантования. Блок используется для тестирования и оценки качества обработки цифрового сигнала при изменении разрядности устройств АЦП телекоммуникационной аппаратуры. Блоке «Quantizer» реализована модель равномерного квантователя. Значение средней мощности шумов квантования Pшкв, вносимых блоком «Quantizer» определяется при условии определения D по экстремальным значениям напряжения отсчетов на входе квантователя. Блок «Quantizer» имеет один вход «in» на который подается вектор значений типа «float» и один выход «out». В меню блока предусмотрен только один параметр настройки – разрядность кодового слова АЦП. Полную версию статьи "Особенности моделирования шумов квантования в GNU Radio Companion " о применении блока «Quantizer» Вы можете прочитать на нашем канале ПроSDR.

Как в GNU Radio моделировать искажения, вызванные рассогласованием генераторов частоты дискретизации й и приемной аппаратуры. Моделирование эффекта сдвига частоты дискретизации можно представить, как моменты взятия n отсчета генератора передачи, смещенного относительно «идеального» (рис. 1). Необходимость вычисления значения n отсчета сигнала y в момент времени не совпадающий с появлением соответствующего отсчета передающего генератора, делает необходимым использование метода интерполяции. При моделировании рассогласования тактовых генераторов реальных систем электрической связи условиям необходимо и достаточно знать максимально ожидаемое значение сдвига частоты дискретизации ε_max, которое определяется стабильностью опорного генератора. Для моделирования искажений, вызванных рассогласованием генераторов частоты дискретизации передающей и приемной аппаратуры в среде GNU Radio Companion предназначен блок «SRO Model» из библиотеки «Impairmaents».  Блок «SRO Model» (рис. 2)  преднамеренно вносит в сигнал искажения, вызванные рассогласованием частоты дискретизации между передатчиком и приемником. Блок «SRO Model» имеет один вход «in» на который подается вектор значений типа «complex» и один выход «out» («complex»). В меню блока предусмотрены следующие параметры настройки: 1. Sample Rate Hz – Значение частоты дискретизации сигнала. 2. SRO Standart Deviation HZ per sample – Девиация изменения частоты генератора на каждом интервале дискретизации. 3. Max CRO Bound Hz – Максимально допустимое значение сдвига частоты дискретизации. 4. Seed – Значение используется для инициализации алгоритма генерации псевдослучайной последовательности чисел. Потоковый граф, демонстрирующий рассогласование частот дискретизации блоком «SRO Model» (пример графа 10_2_v3_10_12_0_p3_12_9.grc) Пример демонстрирует рассогласование генераторов частот дискретизации передачи и приема, а также влияние эффекта сдвига частоты дискретизации на момент начала обработки модулированного сигнала приемником. Применение блока «SRO Model» связано в основном с тестированием и оценкой устойчивости алгоритмов синхронизации и компенсации рассогласования генераторного оборудования цифровых приемников. С более подробной информацией по использованию и настройке блока «SRO Model» можете ознакомиться в статье «Моделирование искажений, вызванных рассогласованием генераторов частоты дискретизации, передающей и приемной аппаратуры» . Больше новостей об SDR-технологии, сообщения о новых публикациях Вы можете прочитать на нашем сайте ProSDR.ru и в наших каналах: Телеграмм и VK.

Новая глава в истории GNU Radio (ЧАСТЬ 4. «Взаимодействие») Взаимодействие с внешними устройствами. GR4 включает в себя систему плагинов и API управления, что упрощает предоставление параметров состояния блоков внешним инструментам. GR4 предоставляет метаданные блоков, порты и параметры во время выполнения через стандартизированный API. Для взаимодействия с внешними инструментами GR4 может использовать протоколы управления REST API, gRPC, ZeroMQ, MQTT или любые другие обеспечивающие сервисы транспортного уровня. Взаимодействия с SDR и элементами ИИ. GR4 обеспечивает высокопроизводительную среду для технологии SDR с поддержкой ИИ. Без проверенной и предсказуемой программной среды у разработчиков уходит много времени на перепроектирование цепей цифровой обработки сигналов, планировщиков и средств ввода-вывода. GR4 предоставляет готовый к использованию в промышленности механизм обработки сигналов, который позволяет генерировать код и создавать управляемые ИИ сигналы, сосредоточившись на разработке нового, а не на перепроектировании существующий систем. Общая среда означает, что модели и результаты работы систем машинного обучения могут быть быстро развернуты и интегрированы в как часть экосистемы SDR. Интеграция GR4 с современными системами проектирования ИИ. GR4 расширяет возможности среды по использованию полиморфных типов (PMT), превращая её в модель данных, учитывающую тензоры и богатую метаданными , что идеально подходит для организации совместного процесса работы с современными системами ИИ и машинного обучения такими как PyTorch, TensorFlow и ONNX. В GR4 сигналы могут быть представлены в виде многомерных тензоров заданной формы, типом данных и рангом, а также содержать метаданные с информацией о времени, частоте и т.д. Это делает каждый набор данных готовым для обучения и вывода без дополнительной предварительной обработки. Тензоры сигналов могут использоваться как в блоках передачи сообщений, так и в блоках потоковой обработки. Что облегчает обработку сигналов средствами искусственного интеллекта. GR4 — реальная, мощная и готовая к использованию технология. Источник (Джош Морман, Джон Саллей www.gnuradio.org ) Портал “Про SDR” продолжит серию публикаций о GNU Radio 4 поколения (GR4). Следите за нашими публикациями на нашем сайте prosdr.ru, на каналах платформ VK и Телеграмм .

Новая глава в истории GNU Radio (ЧАСТЬ 3. «Во всей красе»). Одно из главных преимуществ GR4 заключается в том, что его ядро может функционировать как библиотека C++23, состоящая только из заголовочных файлов. Такая конструкция обеспечивает компилятору возможность оптимизировать графы потоков для каждой конкретной архитектуры и задачи. Для интегрированных систем или сред с ограниченными вычислительными ресурсами это означает возможность получить исполняемый файл размером 2-3 МБ содержащий всю вашу цепочку обработки сигналов, без каких-либо зависимостей от библиотек GNU Radio и автономно запустить его. Такой подход может быть использован для технологии IoT SDR и защищенных систем с изолированной сетью. Цель GNU Radio оставаться свободным на практике и никогда не превращался в закрытый продукт. Основная среда выполнения GR4 распространяется под лицензией MIT, что упрощает интеграцию в промышленные и общественные инфраструктуры. В то время как модули и окружающая экосистема могут оставаться под лицензией (L)GPLv3. Многие блоки и модули, разработанные другими разработчиками, останутся под лицензией (L)GPLv3, сохраняя наследие свободного программного обеспечения GNU Radio. Лицензионная основа MIT просто гарантирует, что GR4 может быть встроен в общественную инфраструктуру, автомобильную промышленность, медицинские устройства, где соответствие лицензионной политике GPL невозможно. Источник (Джош Морман, Джон Саллей www.gnuradio.org ) Портал “Про SDR” продолжит серию публикаций о GNU Radio 4 поколения (GR4). Следите за нашими публикациями на нашем сайте prosdr.ru, на каналах платформ VK и Телеграмм .

Новая глава в истории GNU Radio (ЧАСТЬ 2. «От прототипа к продукту»). Основная философия GNU Radio 4 поколения (GR4): качество, надежность, доступность разработчикам, студентам и любителям SDR. Все преимущества GR4 должны быть частью открытого программного обеспечения, в основе которого лежит модульная масштабируемая структура. GR4 обеспечивает среду разработки пригодную для использования в промышленности. Новая модульная архитектура планировщика оптимизирует выполнение потоковых графов на различных вычислительных ресурсах, от ЦП до графических ускорителей. Гибкая структура API планировщика позволяет разработчикам создавать собственные версии планировщиков, оптимизированные под конкретное оборудование с требуемыми показателями скорости обработки. На практике это означает, что ваш потоковый граф может масштабироваться для работы в высоко производительную систему без модификации базовой структуры графа. Это новая уникальная функция, которая меняют представление о работе с GNU Radio. При разработке GR4 были введены следующие кардинальные изменения: 1.Использование современного оптимизированного компилятора с предсказуемой реакцией дало API C++ со строгим соблюдением типов. 2.Нововведения, такие как модернизация функции блоков «ProcessOne()», позволили сократить количество шаблонов кода для блоков разработанных в третьей версии GR до одного. 3. Модель кода с единым источником информации содержит скрипт сборки блока и текст документации по нему. 4. Ядро GR4, написанное на C++ с использованием современных программных технологий (C++20, Meson), обеспечивает высокую производительность и совместную работу с большинством образцов современного SDR-оборудования. 5. Использование циклических буферов без блокировок позволяет использовать блоки в составе высокоскоростных потоковых цепочках. 6. При компиляции графа проводится проверочное тестирование каждого блока отдельно вне зависимости от структуры блок-схемы (потокового графа). 7.Модульная структура планировщика позволяет создавать собственные планировщики для регулирования вычислительной нагрузки. 8.GR4 обладает современным пользовательским интерфейсом, который позволяет интегрировать код в пользовательский и веб интерфейсы, что открывает новые возможности по визуализации в образовательных интерактивных лабораториях. В совокупности эти изменения обеспечивают быструю разработку и высокую производительность приложений промышленного уровня. При разработке GR4 были введены следующие кардинальные изменения: 1.Использование современного оптимизированного компилятора со строгим соблюдением типов в API C++. 2. Модернизация функции блоков «ProcessOne()» сократило количество шаблонов кода для блоков разработанных в GR3 до одного вида. 3. Модель кода содержит скрипт сборки блока и текст документации по нему. 4. Ядро GR4, написанное на C++ (программные технологии C++20 и Meson), обеспечивает совместимость с большинством современных SDR-устройств. 5. При компиляции графа проводится проверочное тестирование каждого блока отдельно вне зависимости от структуры блок-схемы потокового графа. 6.Модульная структура планировщика позволяет создавать собственные планировщики для регулирования вычислительной нагрузки. В совокупности эти изменения обеспечивают быструю разработку и высокую производительность приложений промышленного уровня. Источник (Джош Морман, Джон Саллей www.gnuradio.org ) Портал “Про SDR” продолжит серию публикаций о GNU Radio 4 поколения (GR4). Следите за нашими публикациями на нашем сайте prosdr.ru, на каналах платформ VK и Телеграмм .

Новая глава в истории GNU Radio (Часть 1). Более двух десятилетий GNU Radio является основой инноваций в области обработки сигналов с открытым исходным кодом и SDR-технологий. GNU Radio помогает в проведении исследований, образовании и разработках телекоммуникационных продуктов. Однако мир программно-конфигурируемого радио изменился. Современные приложения требуют большего функционала: настраиваемого планирования, гетерогенных вычислений на ЦП, ГП и ПЛИС, безопасности хранения данных и поддерживаемых API . Необходимость решения этих задач требует разработать рабочую среду, которая бы в полной мере использовала возможности современного языка C++. Цель — платформа, в которой прототипы плавно превращаются в развертываемые системы производственного уровня, а разработка SDR-систем с поддержкой ИИ кажется легкой и непринужденной. В результате получился продукт GNU Radio 4 поколения (GR4). GR4 был разработан совместно с GSI-FAIR (Центр исследований антипротонов и ионов) , где требовалась современная среда GNU Radio для систем измерения и обработки сигналов в реальном времени в условиях работы ускорителей частиц . GR4 современная среда реализованная на C++, где делается акцент на скорость, предсказуемость и удобство сопровождения , используя безопасные API, буферы без блокировок и оптимизации на этапе компиляции — и все это с бесплатной разрешительной лицензией на открытый исходный код. Источник (Джош Морман, Джон Саллей www.gnuradio.org) Портал “Про SDR” продолжит серию публикаций о GNU Radio 4 поколения (GR4). Следите за нашими публикациями на нашем сайте ProSDR.ru, на каналах платформ VK и Телеграмм .

Как моделировать помехи аналоговой ВЧ-аппаратуры в GNU Radio Companion. Моделирование эффектов аппаратных помех аналоговой ВЧ-аппаратуры является стандартной задачей при тестировании и оценке помехоустойчивости алгоритмов приема сообщений при моделировании процессов обработки сигналов в условиях, когда на сигнал воздействует несколько внутренних факторов одновременно. В GNU Radio Companion для этого предназначен блок «HW Impairments» (рис.1) осуществляет комплексное моделирование помех в аналоговых устройствах, объединяя возможности нескольких блоков: «Phase Noise Generator», «Second Order Distortion», «Third Order Distortion», «IQ Imbalance Generator». На рисунке 2 представлена структурная схема иерархического блока «HW Impairments». Процесс моделирования помех ВЧ-аппаратуры блоком «HW Impairments» состоит из пяти этапов. На первом этапе осуществляется моделирование фазовых шумов генераторного оборудования посредством блока «Phase Noise Generator» (рис.3). С более подробной информацией по использованию и настройке блока «Phase Noise Generator» можете ознакомиться в статье «Моделирование нестабильности кварцевых генераторов и синтезаторов частот в GNU Radio Companion» На втором этапе осуществляется моделирование нелинейных искажений третьего и второго порядка блоками «Third Order Distortion» (рис.4) и «Second Order Distortion» (рис.5). С более подробной информацией по использованию и настройке блока «Third Order Distortion» можете ознакомиться в статье «Как моделировать нелинейные искажения третьего порядка для эмуляции работы усилителей в GNU Radio Companion» На третьем этапе имитируется не идеальность аналоговых ВЧ устройств, включая несогласованность характеристик усилителей, фазовые сдвиги в гетеродинах, а также температурные дрейфы параметров активных элементов и технологический разброс при производстве интегральных микросхем, рис.6. Для моделирования дисбаланса I и Q компонент сигнала используются средства блока «IQ Imbalance Generator». С более подробной информацией по использованию и настройке блока «IQ Imbalance Generator» можете ознакомиться в статье «Моделирование дисбаланса I и Q компонент при квадратурной обработке сигнала в GNU Radio Companion»  На четвертом этапе осуществляется линейный сдвиг действительной и мнимой составляющих фазы сигнала (рис.2, блок «Add Const»). На заключительном этапе в сигнал вносится частотное смещение, что приводит к изменению скорости вращения созвездия сигнала. За счет изменения параметра Offset в блоке «Signal Source» (рис.2), играющего роль тактового генератора в блоке «HW Impairments». Сдвиг фазы тактового генератора перед умножением его сигнала на входящий, будет обеспечивать вращение точек сигнального созвездия входящего сигнала вокруг своего идеального положения. Результатом работы блока «HW Impairments» является моделирование эффектов аппаратных помех аналоговой ВЧ-аппаратуры в условиях, когда на сигнал воздействует несколько внутренних факторов одновременно, таких как: нелинейные искажения, фазовый шум, смещение частоты и дисбаланс IQ-каналов генераторного оборудования (рис. 7). С более подробной информацией по использованию и настройке блока «HW Impairments» можете ознакомиться в статье «Комплексное моделирование помех в аналоговых устройствах средствами библиотеки блоков «Impairment models» GNU Radio Companion»