1. Вступ

Мета та цільова аудиторія

Перш за все, кілька важливих термінів:

Програмно-визначене радіо (SDR):.

Радіо, яке використовує програмне забезпечення для виконання завдань обробки сигналів, які традиційно виконувалися апаратним забезпеченням

Цифрова обробка сигналів (DSP):.

Цифрова обробка сигналів, у нашому випадку радіосигналів

Цей підручник є практичним вступом до DSP, SDR та бездротового зв’язку. Він призначений для тих, хто:

  1. Зацікавлений у використанні SDR для створення крутих речей

  2. Добре знається на Python

  3. Відносно новачок в DSP, бездротовому зв’язку та SDR

  4. Візуальний учень, що віддає перевагу анімації, а не рівнянням

  5. Краще розуміє рівняння після вивчення концепцій

  6. Шукає стислі пояснення, а не 1000-сторінковий підручник

Прикладом може бути студент факультету комп’ютерних наук, зацікавлений у роботі, пов’язаній з бездротовим зв’язком, після закінчення навчання, хоча цей посібник може бути використаний будь-ким, хто хоче дізнатися про SDR і має досвід програмування. Таким чином, він охоплює необхідну теорію для розуміння методів ЦОС без інтенсивної математики, яка зазвичай включається в курси з ЦОС. Замість того, щоб занурюватися в рівняння, використовується велика кількість зображень та анімацій, які допомагають передати концепції, як, наприклад, складна плоска анімація ряду Фур’є, наведена нижче. Я вважаю, що рівняння найкраще розуміються після вивчення концепцій за допомогою візуальних образів і практичних вправ. Інтенсивне використання анімації є причиною того, що PySDR ніколи не буде продаватися в друкованому вигляді на Amazon.

Логотип PySDR, створений за допомогою перетворення Фур'є

Цей підручник призначений для швидкого і плавного введення понять, що дозволить читачеві виконувати DSP і розумно використовувати SDR. Він не є довідником з усіх тем DSP/SDR; вже існує безліч чудових підручників, таких як Analog Device’s SDR textbook та dspguide.com. Ви завжди можете скористатися Google, щоб згадати тригонометричні тотожності або межу Шеннона. Подумайте про цей підручник як про ворота у світ DSP і SDR: він легший і вимагає менше часу і грошей, якщо порівнювати з більш традиційними курсами і підручниками.

Щоб охопити фундаментальну теорію ЦОС, цілий семестр “Сигналів і систем”, типового курсу в електротехніці, стиснуто до кількох розділів. Після вивчення основ ЦОС ми переходимо до SDR, хоча концепції ЦОС і бездротового зв’язку продовжують з’являтися протягом усього підручника.

Приклади коду подано мовою Python. Вони використовують NumPy, яка є стандартною бібліотекою Python для масивів і високорівневої математики. Приклади також спираються на Matplotlib - бібліотеку побудови графіків Python, яка забезпечує простий спосіб візуалізації сигналів, масивів і комплексних чисел. Зауважте, що хоча Python загалом “повільніша” за C++, більшість математичних функцій у Python/NumPy реалізовано на C/C++ і добре оптимізовано. Аналогічно, SDR API, який ми використовуємо, є просто набором прив’язок Python до функцій/класів C/C++. Ті, хто має невеликий досвід роботи з Python, але міцну основу в MATLAB, Ruby або Perl, швидше за все, будуть в порядку після ознайомлення з синтаксисом Python.

Долучитися

Якщо ви прочитаєте будь-яку частину цього підручника і напишете мені на pysdr@vt.edu з питаннями/коментарями/пропозиціями, то вітаємо, ви зробили свій внесок у створення цього підручника! Ви також можете редагувати вихідний матеріал безпосередньо на сторінці підручника на GitHub (ваша зміна покладе початок новому запиту на витягування). Не соромтеся надсилати проблему або навіть запит на вилучення (PR) з виправленнями або покращеннями. Ті, хто надсилає цінні відгуки/виправлення, будуть постійно додаватися до розділу подяк нижче. Не дуже добре володієте Git’ом, але хочете запропонувати зміни? Не соромтеся писати мені на pysdr@vt.edu.

Якщо ви отримали користь від PySDR, будь ласка, поділіться нею з колегами, студентами та іншими людьми, які навчаються впродовж життя і можуть бути зацікавлені в цьому матеріалі. Також зліва є кнопка “Пожертвувати”, яку можна використати як спосіб подякувати.

Подяки

Дякуємо всім, хто прочитав будь-яку частину цього підручника і залишив відгук, і особливо