Sử dụng GNURadio trong điều khiển SDR – p3

Phần 1: Sử dụng GNURadio trong điều khiển SDR – p1

Phần 2: Sử dụng GNURadio trong điều khiển SDR – p2

Phần 3: Sử dụng GNURadio trong điều khiển SDR – p3

Phần 4: Sử dụng GNURadio trong điều khiển SDR – p4

Trong phần 3, tôi sẽ giới thiệu một số kỹ thuật phân tích tín hiệu được sử dụng trong lĩnh vực vô tuyến. GNU Radio hỗ trợ các khối chức năng cho phép người dùng có thể xem trực quan các phổ tần số theo thời gian thực; dựa vào đặc điểm này, bạn có thể sử dụng máy tính như một thiết bị phân tích phổ điện từ với giá thành thấp. Phần tiếp theo, tôi sẽ tổng quan về bốn dạng hiển thị/đồ thị mà GNU Radio hỗ trợ.

Một số dạng phân tích tín hiệu qua đồ thị

  • Đo phổ tần số sóng vô tuyến (Frequency Spectrum hoặc còn được gọi là spectrum analyzer)
    • Đo đạc biên độ tín hiệu so với tần số.
    • Đây được gọi là phân tích tín hiệu trong miền tần số.
    • Trục tunh đại diện cho biên độ, đơn vị là dB và được biểu diễn theo một hàm logarit. Hàm logarit được sử dụng cho phép biểu diễn các tần số một cách linh động hơn so với một hàm tuyến tính.
    • Trục hoành đại diện cho tần số, và thường biểu diễn theo tần số trung tâm (center frequency) được điều chỉnh thông qua giao diện hoặc thiết lập cố định.
    • Tần số thấp được biểu diễn bên trái và tần số cao biểu diễn bên phải.
Đo phổ tần số
  • Phân tích biểu đồ waterfall (còn được gọi là spectrogram)
    • Đo đạc biên độ tín hiệu so với tần số và thời gian
    • Đây được gọi là phân tích tín hiệu trong miền tần số.
    • Trục hoành biểu diễn cho tần số và phổ tín hiệu.
    • Trục tunh biểu diễn cho thời gian .
    • Màu sắc biểu diễn cho biên độ của tính hiệu.
      • Khu vực có màu đậm hơn thể hiện có biên độ lớn của của tín hiệu.
      • Khu vực có màu nhạt hơn thể hiện tín hiệu có biên độ yếu hơn.
      • GNU Radio hỗ trợ các cách thể hiện màu sắc bao gồm: RGB1, RGB2, RGB3 và Gray.
Phân tích trên FFT Waterfall
    • Phân tích giản đồ chòm sao (constellation plot)
      • Trong sơ đồ này sẽ biểu diễn các cụm điểm trên mặt phẳng biểu diễn tín hiệu IQ (Inphase and Quadrature)
      • Trục hoành biểu diễn tín hiệu I (Inphase)
        • Biên độ zero hiển thị tại trung tâm
        • Biên độ âm hiển thị bên trái trung tâm
        • Biên độ dương hiển thị bên phải trung tâm
      • Trục tung biển diễn tín hiệu Q (Quarature)
        • Biên độ zero hiển thị tại trung tâm
        • Biên độ âm hiển thị bên dưới trung tâm
        • Biên độ dương hiển thị bên trên trung tâm
      • Mỗi điểm hiển thị trên giản đồ chòm sao thể hiện một mẫu tín hiệu thu được
Phân tích sử dụng constellation plot
  • Phân tích theo phạm vi (scope plot)
    • Đo biên độ tín hiệu theo thời gian.
    • Đây được gọi là phân tích tín hiệu trong miền thời gian.
    • Đồ thị sẽ diễn tả dạng sóng của tín hiệu thu được.
    • Trục hoành diễn tả thời gian.
    • Trục tung diển tả biên độ của tín hiệu.
      • Điểm nằm trên trục hoành có giá trị biên độ là 0.
      • Điểm nằm trên trục hoành có giá trị dương và phía dưới là giá trị âm.
Phân tích theo scope plot

Triển khai tại GNU Radio

Một số khối chức năng tương ứng với giao diện hiển thị

 

  • ( 1 ) Hiển thị thông tin chung của sơ đồ GNU Radio
  • ( 2 ) Hiển thị ô nhập giá trị tùy chọn từ người dùng
  • ( 3 ) Tạo danh mục hiển thị nhiều khung chức năng khác nhau
  • ( 4 ) Thanh điều chỉnh giá trị đầu vào

Sau khi thiết lập các tham số đầu vào cho các đồ thị hiển thị, người dùng có thể kết hợp với các sơ đồ xử lý tín hiệu khác để tiến hành theo dõi các dạng tín hiệu xử lý qua từng khối chức năng.

Tải tập tin:

Graphs.grc

FM_Receive-with-graphs.grc