RTL-SDR&Matlab软件定义无线电（一）
RTL-SDR&Matlab软件定义无线电（一）
看一下这本书：《Software Defined Radio using MATLAB Simulink and the RTL-SDR》，这篇文章主要说一下环境配置与测试
下载地址：https://ww2.mathworks.cn/campaigns/offers/download-rtl-sdr-ebook.html
很明显，用的 Matlab 和 RTL-SDR，Matlab 可以淘宝30多块钱买个账号
RTL-SDR 尽量买原装进口的，我试了两家不同的国内产的 RTL-SDR，在别的软件上都可以用，但是 Matlab 识别不了，最后狠心买了个贵的原装进口的一点阻碍都没有，很轻松的就识别了
Matlab 下好之后去附加功能中搜索 RTL SDR 安装就行，然后点击管理
如果没装过驱动应该会让你用 zadig 安装驱动。然后 Test Connection，能找到设备就行
或者直接在命令行敲命令：sdrinfo，检查能不能识别到
同时在 Simulink 中应该也有了 RTL SDR 的模块，选择 Simulink，然后随便创建一个
在 Library Browser 中就可以看到了，这是一个 RTL-SDR 的接收机，它是一个参数化的接口，可以实时的把 RTL-SDR 的采样值送入 Simulink
将附件中的 rtlsdr_book_library 添加到路径中
然后看一下 Simulink Library Browser，是不是有 RTL-SDR Book Library 这个库，没有的话刷新一下
打开附件的 intro\rtlsdr_rx_startup_simulink.slxc 之后，修改 Centre Frequency 的频率为 433.92MHz 就能收到 433.92MHz 的信号了
点击上面的 Run，运行起来，找个 443 的射频遥控器按一下就能看到频谱图出现了变化
然后来看一下 rtlsdr_rx_startup_matlab.m，这是 Matlab 的代码，里面先设置了一堆 RTL-SDR 的参数
rtlsdr_id = '0'; % RTL-SDR ID
rtlsdr_tunerfreq = 433.92e6; % RTL-SDR tuner frequency in Hz
rtlsdr_gain = 25; % RTL-SDR tuner gain in dB
rtlsdr_fs = 2.4e6; % RTL-SDR sampling rate in Hz
rtlsdr_frmlen = 4096; % RTL-SDR output data frame size
rtlsdr_datatype = 'single'; % RTL-SDR output data type
rtlsdr_ppm = 0; % RTL-SDR tuner parts per million correction
sim_time = 60; % simulation time in seconds
然后创建了一些对象
% rtl-sdr object 使用RTL-SDR对象，设置的参数是前面写好的
obj_rtlsdr = comm.SDRRTLReceiver(...
rtlsdr_id,...
'CenterFrequency', rtlsdr_tunerfreq,...
'EnableTunerAGC', false,...
'TunerGain', rtlsdr_gain,...
'SampleRate', rtlsdr_fs, ...
'SamplesPerFrame', rtlsdr_frmlen,...
'OutputDataType', rtlsdr_datatype ,...
'FrequencyCorrection', rtlsdr_ppm );
% spectrum analyzer objects 使用了两个频谱分析对象，一个设置为FFT格式，一个设置为瀑布流格式
obj_specfft = dsp.SpectrumAnalyzer(...
'Name', 'Spectrum Analyzer FFT',...
'Title', 'Spectrum Analyzer FFT',...
'SpectrumType', 'Power density',...
'FrequencySpan', 'Full',...
'SampleRate', rtlsdr_fs);
obj_specwaterfall = dsp.SpectrumAnalyzer(...
'Name', 'Spectrum Analyzer Waterfall',...
'Title', 'Spectrum Analyzer Waterfall',...
'SpectrumType', 'Spectrogram',...
'FrequencySpan', 'Full',...
'SampleRate', rtlsdr_fs);
通过一帧的数据量除以采样率，用来控制仿真运行的时间
rtlsdr_frmtime = rtlsdr_frmlen/rtlsdr_fs;
通过仿真，监听在对应的频率，实现的效果与 Simulink 是一致的
% check if RTL-SDR is active 先检查RTL-SDR设备是不是能用
if isempty(sdrinfo(obj_rtlsdr.RadioAddress))
error(['RTL-SDR failure. Please check connection to ',...
'MATLAB using the "sdrinfo" command.']);
end
% reset run_time to 0 (secs) 初始化时间
run_time = 0;
% run while run_time is less than sim_time 当前时间只要不超过设定的时间就会一直跑
while run_time < sim_time
% fetch a frame from the rtlsdr RTL-SDR获取到的数据帧存储在rtlsdr_data中
rtlsdr_data = step(obj_rtlsdr);
% update spectrum analyzer windows with new data
% 将 rtlsdr_data 更新到 obj_specfft 和 obj_specwaterfall
step(obj_specfft, rtlsdr_data);
step(obj_specwaterfall, rtlsdr_data);
% update run_time after processing another frame 运行时间
run_time = run_time + rtlsdr_frmtime;
end
RTL-SDR 使用的 R820T 调谐器能够接收到 25MHz 到 1.75GHz，把工作目录切换到：spectrum，打开 exploring_the_spectrum.slx，通过这个例子可以观察各种信号的频谱图
中心频率是可以通过 GUI 界面进行调节的，当前这个设置 RTL-SDR 的中心频率是 99MHz，同时采样率被设置为了 2.8MHz，这样 RTL-SDR 采样的范围是：99-1.4 到 99+1.4，也就是在 97.6MHz 到 100.4MHz 都会被 RTL-SDR 捕捉到
调整好中心频率后点击 Start Simulation 就会开始解析射频信号，后面我们会分析这些信号，分析的前提是需要把这些信号调整到中心频率上，比如当前看到有两个比较明显的信号，都是 ±1 左右，因此把 Centre Frequency ±1 即可把其中一个信号频率设置为中心频率
当然还需要微调一下
另一个参数是增益（Gain），简而言之，增益就是放大倍数，需要注意提高增益可能导致噪声随着所需信号的增加而增加
书中通过这个例子介绍了一些常见信号的频谱特征（FM电台信号、2G、3G、4G蜂窝电话信号、433MHz的无线传感器信号、数字电视信号），但是因为教程是国外的，频段是有差距的，有些在国内对应的频率啥也没有
我从网上搜了搜国内的频率，观察到一些波形跟书中描述的很像的，但也不知道是不是，等后面解析信号的时候再看吧