SDR – Radio Definida por Software

Hasta mediados de los años 1990, la constitución de un equipo de radio, tanto para transmisión como para recepción, era física en su totalidad, es decir, era la conjunción apropiada de circuitos electrónicos especiales, que utilizaban dispositivos cada vez más sofisticados y mejoraban muchos aspectos del funcionamiento general de un equipo. Por ejemplo, la introducción de la doble conversión significó un adelanto sustancial para la época al achicar los anchos de banda pasante a valores irrisorios para transmisiones digitales, como por ejemplo, PSK32. Los filtros analógicos permitieron ayudar a mejorar la calidad del sonido recuperado cuando existían estaciones adyacentes con mucha potencia. Estos filtros permitían alcanzar anchos de banda pasante variable y posición dentro del espectro, también variable. De este modo, las transmisiones deseadas podían ser escuchadas sin problema alguno. Iguales posibilidades de manipulación y ajustes estaban permitidas para el audio transmitido, pero como mencionamos desde el principio, todo era analógico y físico. Con componentes discretos activos y/o pasivos pero circuitos electrónicos al fin y en los equipos de radio, los veíamos de este modo

Filtrado de audio de los antiguos equipos de radio

Con el tiempo llegarían los microprocesadores, los filtros digitales (DSP) y hasta los programas ejecutados en ordenador que permitían operar todo ese hardware sin necesidad de acceder a tocar un control del equipo de radio. Sólo era necesario disponer del software adecuado, proporcionado por el fabricante del equipo de radio y a través de un puerto serie o paralelo, la radio pasaba a estar en el ordenador. Junto con los programas de manejo del equipo se incluían centenares de pequeños accesorios útiles para trabajar con la radio. Desde entrenadores de telegrafía hasta sistemas de recepción y transmisión de imágenes de TV mediante la técnica del barrido lento. Sin embargo, los procesos ingresaban por la antena y salían por el altavoz, siempre dentro de la radio misma, activando en su totalidad hardware, circuitos, electrónica física. El cambio radical que introduce la SDR en el mundo de la radio es que permite simplificar en forma notable la cantidad de material y circuitos que componen un equipo de radio y los reemplaza por software que es capaz de cumplir funciones complejas, para las cuales serían necesarios demasiados circuitos específicos y que no podrían trabajar todos en simultáneo.

Sistema SDR ideal. Conversores entre señales analógicas y digitales para Tx y Rx y el resto del proceso se realiza en el ordenador.

Un ejemplo sencillo del párrafo anterior es la posibilidad que brinda la SDR de mostrarnos en forma gráfica, sobre la pantalla del ordenador, una porción extensa de la banda que estamos operando. Suponiendo que estamos trabajando sobre la banda de 80 metros, podremos ver en imagen toda la actividad que ocurre, no sólo en una única frecuencia (sistema tradicional de radio), sino que podremos observar todo un ancho de banda considerable de hasta 100 o 200Khz. Es decir, podemos saber si hay actividad en telegrafía, en modos digitales, en porciones de DX, si son señales fuertes, débiles, constantes o con desvanecimiento. Tal vez muchos de ustedes recuerden el método de trabajo que teníamos en el Analizador de Espectro NeoTeo: podíamos tomar una porción determinada del espectro radioeléctrico y observar qué sucedía en su interior. Aquí, no sólo podemos hacer eso, sino que además, los programas y receptores dedicados a SDR permiten posicionarnos en ese sector de “actividad” y escuchar qué sucede allí.

Entre las grandes ventajas que permiten alcanzar estas nuevas técnicas radiales está la posibilidad de detectar en forma automática el tipo de modulación que intentamos escuchar, que por lo general se trata de SSB, AM, FM, CW, algún modo digital (SSTV) y, en algunos casos, señales COFDM (Coded Orthogonal Frequency-Division Multiplexing). Durante la última década han surgido muchos grupos de trabajo orientados hacia un modelo de radio libre y sin ataduras de licencias propietarias o con restricciones impuestas por algún fabricante en particular. GNU Radio, por ejemplo, está basado en lo que se conoce como USRP (Universal Software Radio Peripheral); permite trabajar con dispositivos físicos que se comunican al ordenador vía USB y combinan su funcionamiento de radio con rápidas FPGA para alcanzar una alta velocidad en las conversiones analógico – digitales en recepción y a la inversa en transmisión. Todo esto, por supuesto, gracias a software de libre distribución.

En forma básica y sin entrar en tecnicismos que no son relevantes para el tipo de artículo informativo que intentamos desarrollar, podemos resumir a la tecnología SDR como un equipo formado por dos secciones bien definidas. Por un lado la tradicional antena con sus circuitos de amplificación inicial de RF, un primer oscilador local, un mezclador y una etapa primaria de frecuencia intermedia. Esto se presenta con algunas variantes en el lugar del mezclador. En su lugar se suele encontrar lo que se conoce como Detector Tayloe (en honor a su creador) que de igual modo, convierte la señal obtenida por antena, y amplificada de manera apropiada, en información útil para ingresar al ordenador a través de la tarjeta de sonido. El resultado, a la salida del mezclador o del Detector Tayloe será un canal ancho, con múltiples espacios, donde encontraremos señales útiles para ser escuchadas. Por el otro lado del desarrollo está el trabajo ejecutado por el software que se encargará de “moverse” dentro del canal creado para  la escucha y será capaz de decodificar en tiempo real el tipo de señal presente en ese espacio del espectro. Por supuesto, tendremos acceso a decenas de herramientas para suprimir todo tipo de interferencias, ruidos y señales molestas a nuestro deseo de escuchar una débil transmisión.

Lo mencionado hasta aquí es sólo para la parte de recepción, o sea, la parte de conversión analógica en digital y finalmente en analógica, por el altavoz del ordenador. Los modernos sistemas de SDR también permiten transmitir dentro de un canal seleccionado para escuchar. Para esto, nuestros circuitos deben estar preparados para tal fin y por lógica, el software utilizado también. A partir de la llegada a los ordenadores de las placas de recepción de televisión, tanto analógica como digital, han comenzado a aparecer aficionados intrépidos y de suma inteligencia que logran utilizar estos dispositivos, fabricados para otra clase de aplicaciones (como es mirar televisión), utilizándolos como si fueran radios SDR. Hace pocos días, Lisandro publicó un claro ejemplo de este tipo de prácticas, donde se utiliza un receptor de TV USB con el chip Realtek RTL2832 que en teoría, nos permitiría escuchar emisoras de cualquier tipo de modulación, que se encuentren entre 64 y 1700Mhz. Para que esto funcione de manera apropiada en recepción (recordemos que es un sintonizador de TV el uso original), debemos utilizar el modulo Elonics E4000 y el Kernel para Linux desarrollado por la persona que realizó las primeras prácticas con estos dispositivos, Antti Palosaari.

Con SDR podemos escuchar, transmitir, aprender, experimentar y descubrir un mundo nuevo. Todo depende del hardware físico que tengamos disponible y del tipo de software que mejor se adapte a nuestros cacharros. Afortunadamente, toda la actividad reinante en la radio SDR se maneja con software gratuito y en foros multitudinarios donde podremos encontrar toda la información necesaria para activar esta nueva ventana de aplicación y uso que nos ofrece la radio. Solo tenemos que disponer de tiempo, ganas de investigar, aprender, crear, innovar y descubrir. Si eres aficionado a la SDR, te esperamos en el Foro de Electrónica de NeoTeo para que nos cuentes tus experiencias y tus logros en esta novedosa y atrapante rama de la radio.