Yazılım Tanımlı Radyo (SDR) ile Yapılabilecekler (2024)

• Yazılım tanımlı radyo (SDR), sinyal işlemenin büyük kısmını bilgisayarın üstlendiği bir dijital radyo türüdür
• SDR kullanarak FM radyo dinleme, uçak/gemi ve hava durumu bilgisi alma, nesnelerin interneti (sensör) sinyallerini çözümleme gibi çok çeşitli deneyler yapmak mümkündür
• Uygun fiyatlı bir USB dongle ve anten kitiyle SDR’nin kullanım potansiyeli kolayca deneyimlenebilir
• Farklı frekanslar, modülasyon yöntemleri ve açık kaynak yazılımlar bir araya getirilerek kullanıcı analog–dijital sinyal dünyasını geniş biçimde keşfedebilir
• Günlük hayatla bağlantılı iletişim sinyallerini gözlemleyerek, kablosuz iletişimin prensiplerini ve iletişim teknolojilerinin bugünkü durumunu doğrudan deneyimlemek mümkündür

---

Giriş ve SDR temelleri

• Yazılım tanımlı radyo (SDR), analog donanım yerine sinyal işlemeyi bilgisayar yazılımıyla gerçekleştiren bir dijital radyo teknolojisidir
• Geleneksel analog radyolara göre çok daha geniş bir frekans aralığını algılayabildiği için zengin bir deney ortamı sunar
• Popüler cihazlardan biri yaklaşık $30 fiyatlı RTL-SDR Blog V4 USB dongle’dır; anten kitiyle birlikte alındığında çeşitli deneylerde kullanılabilir
• SDR kullanırken SDR++ gibi çeşitli yazılımlarla frekans spektrumunu keşfetmek ve sinyalleri çözümlemek mümkündür
• İnternet üzerinden uzaktan erişilebilen herkese açık SDR haritaları da bulunduğundan, ayrı donanım satın almadan da deney yapılabilir

SDR pratik ortamının kurulumu

Donanım hazırlığı

• Genellikle dipol ve teleskopik antenler kullanılarak farklı frekans ayarları üzerinde deneyler yapılır
• Her frekans bandına uygun anten uzunluğu kabaca “72 ÷ (MHz)” formülüyle hesaplanıp uygulanır
• Uydu veya uçak alımı gibi belirli durumlarda ayrı anten düzenekleri gerekebilir

Yazılım kullanımı

• SDR++ : frekans spektrumunda akıcı biçimde gezinmeyi sağlar ve modern bir kullanıcı arayüzü sunar
• SDRangel, rtl_433, WSJT-X, fldigi gibi açık kaynak yazılımlarla çeşitli kablosuz ve dijital sinyaller çözümlenip analiz edilir

Çeşitli SDR deney örnekleri (günlere göre başlıca örnekler)

Pazartesi

• FM radyo (87.5-108 MHz): güçlü sinyaller üzerinden farklı yerel radyo yayınlarını dinleme denemeleri yapılır
• Freenet (149.01-149.11 MHz) : Almanya’daki serbest kullanıma açık kanallarda kısa mesafeli iletişim sinyalleri alınabilir
• Havalimanı ATIS (frekans değişken, AM) : otomatik hava durumu yayınları alınarak gerçek meteorolojik veriler görülebilir
• ADS-B (1090 MHz) : elde yapılmış bir antenle uçak takip sinyalleri alınıp analiz edilerek gerçek zamanlı uçak konumu görülebilir
• FM stereo yapısının analizi: FM radyonun stereo sinyal formatı (pilot ton, L+R/L−R bilgisi) görsel olarak incelenebilir
• RDS ve trafik bilgisi: pilot tonun 3 katı frekanstaki dijital veri (Radio Data System) ile yol durumu bilgileri çözümlenebilir
• Amatör telsiz (144-146 MHz, FM) : röleler üzerinden yapılan uzak haberleşme örnekleri gözlemlenebilir, hobi amaçlı telsiz konuşmaları dinlenebilir
• Dijital radyo (DAB) : gürültüsüz dijital yayınlar ve ek kapak görselleri alınabilir
• PMR446 (446.0-446.2 MHz) : şehir içinde kısa mesafeli özel telsiz sinyalleri dinlenebilir ve dijital sinyallerin varlığı doğrulanabilir

Salı

• 433 MHz bandında sensör algılama: sıcaklık/nem sensörleri ve toplu taşımadaki beacon sinyalleri gibi, endüstriyel/tıbbi ISM bandındaki çeşitli sinyaller alınabilir
• AIS ile gemi konumu tespiti: limandaki çok sayıdaki geminin kimlik/durum bilgisi toplanarak gerçek zamanlı gemi haritası oluşturulabilir
• GSM (876-959 MHz) : cep telefonu görüşmeleri sırasında sinyal değişimleri ve ses şiddetine bağlı sinyal “görselleştirmesi” yapılabilir

Çarşamba

• Uydu sinyalleri (137 MHz) : NOAA gibi uydulardan doğrudan sinyal alınabilir, Doppler etkisine bağlı frekans kayması gözlemlenebilir
• TETRA (dijital telsiz sistemi) : şifreli polis ve kamu kurumu iletişim sinyallerinin spektrum yapısı gözlemlenebilir
• Taksi telsizi ve tanımlanamayan sinyaller: anonim/gizli iletişim sinyalleri tespit edilip bazılarının ne olduğu tahmin edilebilir
• Meteoroloji balonu takibi: gerçek radyosonde sinyalleri toplanarak gerçek zamanlı konum ve sıcaklık verileri çözümlenebilir
• Balon avcılığı deneyimi: gerçek takip ve arama sürecinde SDR topluluğuyla etkileşim ve bilgi edinimi yaşanabilir
• Amatör paket radyo (Automatic Packet Reporting System) : paket sinyallerinden otomatik harita oluşturulabilir ve gerçek zamanlı iletişim ağı gözlemlenebilir

Perşembe

• Uzun tel anten yapımı ve düşük frekans deneyleri: 21.6 m’lik geçici bir antenle düşük frekanstaki hassasiyet ciddi biçimde artırılabilir
• Uluslararası CW (Mors kodu) iletişimi: 10.1-10.13 MHz bandında Avrupa’daki farklı çağrı işaretleri doğrudan çözülebilir
• Deniz hava durumu yayını (RTTY) : kısa dalga RTTY sinyalleri başarıyla çözümlenip ana deniz bölgelerine ait tahminler alınabilir
• FT8 (dijital haberleşme) : modern amatör dijital haberleşme protokolü üzerinden dünyanın dört yanından kısa mesajlar gerçek zamanlı alınabilir
• Dizüstü şarj cihazının elektromanyetik girişim sorunu: düşük frekans alımındaki gürültünün nedeni ve basit çözümü (fişi çekmek) doğrulanabilir
• İyonosond ve CODAR radarları: iyonosfer araştırması ve kıyı radar sinyali tespiti gibi bilimsel sistemlerin sinyalleri deneyimlenebilir
• SSB (tek yan bant) sesli iletişim: düşük frekansta uzak mesafe amatör haberleşme sinyalleri doğrudan alınabilir ve modülasyon yöntemi deneyimlenebilir
• Gece AM kısa dalga yayını: akşam saatlerinde kıtalararası yayınlar, uzak Çin yayınları gibi çeşitli sinyaller alınabilir

Cuma

• CB radyo (26.965-27.405 MHz) : kamyon şoförleri gibi kullanıcıların uluslararası vatandaş bandı telsiz iletişimi deneyimlenebilir, yüksek gürültü ortamı aşılabilir
• Uluslararası beacon projesi: kısa dalga beacon sinyalleriyle mevcut radyo yayılım koşulları değerlendirilebilir
• Zaman sinyali (RWM, 9996 kHz) : Rusya’dan gelen periyodik sinyaller alınarak basit saat düzeltme olasılığı incelenebilir
• Hava durumu faksı (WEFAX) : yayınlanan hava haritası görüntüleri fldigi ile gerçek zamanlı çözümlenip elde edilebilir
• Uydu görüntüleri (137 MHz) : NOAA uydularından gönderilen gerçek zamanlı kızılötesi Dünya görüntüleri başarıyla çözümlenebilir
• Doppler etkisinin gözlemlenmesi: uydu sinyalleri üzerinden frekans kayması özellikleri ve gerçek bağıl hız hesaplama denemeleri yapılabilir
• Sayı istasyonları (5-30 MHz aralığı) : Rus casuslarına yönelik şifreli yayınlar dinlenebilir, ünlü gizli iletişim kanalları deneyimlenebilir

Cumartesi

• Amatör SSTV (slow-scan TV) : radyo üzerinden iletilen görüntüler (kartpostallar) gerçek zamanlı olarak yeniden oluşturulabilir, yayın ve amatör dünya arasındaki görüntü iletişimi deneyimlenebilir
• The Buzzer (4625 kHz) : gizemli bir sinyal alınabilir, birkaç saniyede bir gelen tonlarla frekans işgali durumu gözlemlenebilir
• LoRaWAN (868 MHz) : nesnelerin internetine yönelik düşük güçlü/geniş alan iletişim protokolünün yayılım özellikleri ve sinyal yapısı görselleştirilebilir
• Utility meter (Wireless M-Bus) : şehirdeki kablosuz sayaç sinyalleri çözümlenerek oda/radyatör sıcaklığı gibi veriler gerçek zamanlı görülebilir
• DVB-T/T2 TV kanal spektrumunun gözlemlenmesi: klasik TV sinyallerinin yalnızca spektrum yapısı incelenebilir (görüntü geri yüklenemez)
• Araç ve otobüs IBIS beacon sinyalleri: toplu taşıma ve araçlardan gelen lastik basıncı gibi çeşitli sinyaller gerçek zamanlı algılanıp verileri görülebilir
• Pil seviyesi/sıcaklık değişimine bağlı sinyal bozulması: farklı cihaz sinyallerindeki sıra dışı durumların nedenleri tahmin edilebilir
• Uydu Morse beacon’ları (145.860/145.960 MHz) : küçük uyduların Mors kodlu beacon sinyalleri alınarak uydu adı ve çağrı işaretleri doğrudan çözülebilir
• Pager’lar (POCSAG formatı) : Almanya’daki düzenlemeler gereği açık olmayan şifreli sinyaller alınabilir, içerik çok kısa olur

Pazar

• NFC sinyali algılama (13.56 MHz) : akıllı telefonun NFC alıcı-vericisinin açılıp kapanması tespit edilebilir, kilit açılırken görülen karakteristik güçlü sinyal gözlemlenebilir
• Akıllı telefon ve kitapla kablosuz iletişim: NFC ve bir kitap kullanılarak mini Mors iletişimi deneyi yapılabilir, sinyal gerçek zamanlı görselleştirilebilir
• Havacılık seyrüsefer beacon’ları (108.00-117.95 MHz) : havalimanı yer istasyonlarının açı ölçüm sinyalleri çözümlenebilir, gerçek açı hesaplarıyla konum tahmini yapılabilir
• GNU Radio gibi sinyal işleme araçlarıyla pratik denemeler: sinyal ayrıştırma/yorumlama için açık kaynak araç setlerinin gerçek kullanımına giriş yapılabilir (düşük giriş eşiği, yüksek beceri ihtiyacı)

Sonuç ve ipuçları

• SDR deneyleri, sayısız kablosuz sinyali ve gerçek dünya verisini toplamak; araçları ve algoritmaları öğrenmek için ideal bir platformdur
• Uygun fiyatlı ekipman ve açık yazılımlarla dünyanın radyo ortamı, iletişim teknolojileri ve veri akışları doğrudan keşfedilebilir
• Çeşitli deneyimler sayesinde kablosuz iletişim, sinyal işleme, dijital modülasyon ve çeşitli standartlar konusunda pratik sezgi kazanılabilir
• Çok sayıda deneme-yanılma olsa da tekrar eden deneyler ve topluluk etkileşimiyle yeni bilgi sürekli genişletilebilir
• Kendi merak ve yaratıcılığınızı kullanarak yeni kablosuz sinyalleri ve uygulama olasılıklarını bizzat keşfedebilirsiniz