The present study

Puesto que esteTFGno trata exclusivamente delhardwarede unaSDR, no se va a entrar en demasiado detalle

sobre el funcionamiento de una radio. Sin embargo, sí es necesaria una pequeña introducción para saber la diferencia entre una radio convencional y una definida por software. Para esta explicación basta con fijarse en

el diseño de un receptor de radio, para compararlo con el del RTL-SDR mostrado en la figura2.3.

2.2.3.1 Diagrama de un receptor de radio

La arquitectura más común para un receptor de radio es la de un receptor superheterodino [30]. Su funciona-

miento se basa en trasladar la señal obtenida en otra estándar para, a partir de ahí, trabajar con componentes especializados para esa frecuencia específica, permitiendo fabricar componentes únicos. Esto no sólo resulta más barato, puesto que los componentes que traten con esta frecuencia pueden ser utilizados en distintos receptores (lo que permite fabricarlos en masa), sino que estos componentes son también son más precisos, puesto que sólo trabajan en esta frecuencia fija.

En la figura2.4se muestra un diagrama de la arquitectura, para mayor claridad de la explicación que se

va a dar a continuación. El camino que toma la señal es de izquierda a derecha.

La señal de radio es una onda electromagnética que induce una corriente en la antena. La antena no es más que un cable (con una geometría específica) donde, al toparse la onda con la antena, se induce una corriente alterna entre los dos polos de la antena. Esta corriente pasa hacia el sintonizador, que no es más que un filtro que elimina toda señal fuera de la banda sintonizada.

Una vez se ha filtrado, esta señal portadora se pasa a unControl Automático de Ganancia (CAG) para

normalizar la señal y convertirla en una onda más uniforme para que la información final no se vea distorsionada por demasiada ganancia ni indistinguible del ruido debido a la poca ganancia.

Tras este paso, se multiplica la señal por otra controlada por el aparato para conseguir pasar la señal portadora, sea cual sea la frecuencia sintonizada, en una frecuencia fija llamadaFI. Este traslado de frecuencia se realiza aprovechando la propiedad trigonométricasen(ω0t)×sen(ω1t) = cos(ω0t−ω1t)−₂cos(ω0t+ω1t), consi-

guiendo así bajar la frecuencia aω0t−ω1t(filtrandoω0t+ω1ty todos los armónicos resultantes) [31]. Como

se puede controlarcos(ω1), se puede trasladar cualquier frecuencia que se haya sintonizado a estaFIestándar.

El oscilador local es el elemento que se encarga de generar la señal con la frecuencia necesaria,ω1t.

A partir de aquí (la parte verde del diagrama), se tratará la señal enFI.

Tras bajar la señal (convertirla a laFI), se vuelve a filtrar para eliminar ruido y se puede pasar la señal por

2.2 Contexto histórico 13

Ahora que se tiene la señal en las mejores condiciones disponibles (filtrada y en FI), el demodulador

extrae la señal en banda base (la original, que contiene la información que se quiere transmitir) y se extrae la información. En el caso de una transmisión de voz, se pasa al amplificador de sonido. Si se tratara de información digital, se decodificaría y la cadena de bits resultante se trataría adecuadamente.

2.2.3.2 Bloques típicos en una SDR

La figura2.5representa el diagrama de bloques que compone un RTL-SDR. Aunque en esta figura aya muchos

más componentes que en la2.4, el RTL-SDR realiza exactamente las mismas tareas que un receptor analógico

cualquiera (con el esquema descrito anteriormente). La única diferencia es que la última etapa, la demodulación (el paso del color verde al azul), se realiza en un ordenador por software. Esto es lo que distingue a unaSDR

de una radio convencional.

En cuanto al RTL-SDR en concreto, hay algunos aspectos a explicar para entender su funcionamiento.

El diagrama 2.5 se ha dividido en compartimentos que representan el sintonizador R820T2, el demodulador

RTL2832U y al propio ordenador.

El primer bloque, el del sintonizador, realiza las mismas acciones que los bloques rojos del diagrama2.4:

convierte la portadora a una FI (en el caso del sintonizador R820T2, esta FI está alrededor de 4 MHz), la

filtra y la amplifica para conseguir una señal adecuada para ser tratada. Esta señal en la FI se le pasa al

RTL2832U, que utiliza un ADC para convertir la señal analógica en digital. Tras esta conversión, se pasa

por un Digital Down-Converter (DDC) (de nuevo, usar una multiplicación de frecuencias para trasladar la

frecuencia a una menor, igual que se usó antes para convertir aFI) para obtener una señal en banda base lista para ser demodulada y decodificada.

Es tras este paso donde se encuentra la capacidad del RTL de actuar como una SDR. Si se activa el

modo paraDVB-T, la señal se hace pasar hacia el demodulador, que saca la información decodificada por el

controlador USB (de ahí la caja de color azul), lista para ser interpretada y poder ver la TDT. Sin embargo, si se le dice al controlador que active el "modo SDR"(lo que en principio estaba diseñado para escuchar la

radioFMo DAB), la señal pasa directamente delDDCal controlador, sin ninguna demodulación; por lo que

se puede usar esta señal digital en el ordenador para, mediante software como GNURadio [32] o GQRX [33],

tratar la señal desde ahí y pasarla a la salida de audio (o lo que se quiera hacer con la señal demodulada y decodificada).

Para demodular la señal se puede usar cualquier software. Como el tratamiento digital de señales es

complejo y suele componerse de módulos que según su ordenación se pueden usar para distintas tareas, se suele utilizar GNURadio [32] para crear elsoftwareque controle este procesamiento. Por ejemplo, en la figura

2.6 se muestra un diagrama de flujo realizado con GNURadio que permite demodular la señal de radio FM

(procedente de una emisora comercial, como RNE3) y enviar la voz a la salida de sonido. Aunque esto es un uso muy sencillo, los principios para demodular y decodificar cualquier otro tipo de señal se mantienen: sólo hay que unir los bloques del diagrama (y saber cuáles son los necesarios, aparte de la configuración exacta que haga falta).

En la figura2.5se han obviado una gran cantidad de detalles, en parte debido a que no hay ninguna refe-

rencia oficial (datasheet) pública para poder consultar realmente cómo actúa el RTL. Sin embargo, basándose

en el trabajo de la comunidad [8] [9] [11], se ha intentado llegar a una aproximación lo más fiel posible a la realidad. De lo que sí se dispone es de los diagramas del RTL-SDR [9], lo que da pistas sobre el funcionamiento del RTL2832U (por ejemplo, en lo que respecta a la conversión de analógico a digital con 28’8 MMuestras por segundo, debido a que se sabe que el RTL necesita un reloj de 28’8MHz).

Sin embargo, sí se dispone de undatasheet [10] del sintonizador RT820T2, así que sí se puede asegurar

Figura 2.5: Diagrama básico de un RTL-SDR con sintonizador R820T2, como el de la imagen2.3[8] [9] [10] [11].

alrededor de 4 MHz (la frecuencia exacta depende de una serie de variables descritas en la descripción del producto).