Cosas que se pueden hacer con una radio definida por software (SDR) (2024)

• La radio definida por software (SDR) es una forma de radio digital en la que la computadora se encarga de la mayor parte del procesamiento de señales.
• Con SDR se pueden hacer experimentos muy variados, como escuchar radio FM, recibir información de aviones/barcos y del clima, o decodificar señales de Internet de las cosas (sensores).
• Con solo un dongle USB económico y un kit de antena se puede probar fácilmente el potencial de uso de SDR.
• Al combinar distintas frecuencias, métodos de modulación y software de código abierto, el usuario puede explorar ampliamente el mundo de las señales analógicas y digitales.
• Al observar señales de comunicación conectadas con la vida cotidiana, es posible experimentar de primera mano los principios de las comunicaciones inalámbricas y el estado actual de la tecnología de comunicación.

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Introducción y fundamentos de SDR

• La radio definida por software (SDR) es una tecnología de radio digital que realiza el procesamiento de señales con software en una computadora en lugar de hardware analógico.
• Puede detectar un rango de frecuencias mucho más amplio que una radio analógica tradicional, por lo que ofrece un entorno de experimentación muy diverso.
• Un dispositivo popular es el RTL-SDR Blog V4 USB dongle, que cuesta alrededor de $30 y, si se compra junto con un kit de antena, puede usarse en muchos experimentos.
• Al usar SDR, es posible explorar el espectro de frecuencias y decodificar señales con distintos programas como SDR++.
• También existen mapas públicos de SDR a los que se puede acceder de forma remota por internet, lo que permite experimentar sin comprar hardware adicional.

Configuración del entorno de práctica con SDR

Preparación del hardware

• Principalmente se usan antenas dipolo y telescópicas para hacer pruebas con distintas configuraciones de frecuencia.
• La longitud de antena adecuada para cada banda de frecuencia se calcula y aplica aproximadamente con la fórmula “72 ÷ (MHz)”.
• En situaciones específicas, como recepción satelital o de aeronaves, se requiere una configuración de antena aparte.

Uso del software

• SDR++: permite explorar el espectro de frecuencias con fluidez e incluye una interfaz de usuario moderna.
• Con software de código abierto como SDRangel, rtl_433, WSJT-X, fldigi y otros, se pueden decodificar y analizar distintas señales inalámbricas y digitales.

Ejemplos de experimentos variados con SDR (principales casos por día)

Lunes

• Radio FM (87.5-108 MHz): se hacen pruebas de escucha de distintas estaciones locales gracias a la fuerza de la señal.
• Freenet (149.01-149.11 MHz): experiencia de recepción de señales de comunicación de corto alcance en un canal abierto de libre uso en Alemania.
• ATIS de aeropuerto (frecuencia variable, AM): recepción de transmisiones meteorológicas automáticas para consultar datos climáticos reales.
• ADS-B (1090 MHz): recepción y análisis de señales de vigilancia aérea con una antena hecha por cuenta propia para ver la posición de aeronaves en tiempo real.
• Análisis de la estructura estéreo de FM: exploración visual del formato de señal estéreo de la radio FM (tono piloto e información L+R/L−R).
• RDS e información de tráfico: decodificación de información vial mediante datos digitales (Radio Data System) en una frecuencia triple de la del tono piloto.
• Radioafición (144-146 MHz, FM): observación de casos de comunicación remota con repetidores y de diversas conversaciones de radio como hobby.
• Radio digital (DAB): recepción de transmisión digital sin ruido, incluyendo imágenes de portada adicionales.
• PMR446 (446.0-446.2 MHz): escucha de señales de transceptores privados de corto alcance en ciudad y verificación de la presencia de señales digitales.

Martes

• Detección de sensores en la banda de 433 MHz: recepción de diversas señales en la banda ISM industrial y médica, como sensores de temperatura/humedad y balizas de transporte público.
• Identificación de posición de barcos por AIS: recopilación de identidad/estado de numerosos barcos en puertos y creación de un mapa marítimo en tiempo real.
• GSM (876-959 MHz): visualización de cambios en la señal durante llamadas de celular y de variaciones relacionadas con el volumen del sonido.

Miércoles

• Señales satelitales (137 MHz): recepción directa de señales de satélites como NOAA y observación del desplazamiento de frecuencia por efecto Doppler.
• TETRA (sistema digital de radiocomunicación): observación de la estructura espectral de señales cifradas de policía y organismos públicos.
• Radio de taxis y señales no identificadas: detección de señales de comunicación anónimas/privadas e inferencia de la naturaleza de algunas de ellas.
• Seguimiento de globos meteorológicos: captura de señales reales de radiosondas meteorológicas y decodificación en tiempo real de posición y temperatura.
• Experiencia de búsqueda de globos: aprendizaje e intercambio con la comunidad SDR durante procesos reales de rastreo y búsqueda.
• Radio por paquetes de radioafición (Automatic Packet Reporting System): generación automática de mapas de señales por paquetes y observación de redes de comunicación en tiempo real.

Jueves

• Construcción de una antena long wire y pruebas de baja frecuencia: mejora importante de la sensibilidad en bajas frecuencias con una antena provisional de 21.6 m.
• Comunicación internacional CW (código Morse): decodificación directa de indicativos de distintos países europeos en la banda de 10.1-10.13 MHz.
• Transmisión meteorológica marítima (RTTY): decodificación exitosa de señales RTTY de onda corta y recepción del pronóstico para zonas marítimas clave.
• FT8 (contacto digital): recepción en tiempo real de mensajes cortos de este moderno protocolo digital de radioafición desde todo el mundo.
• Problema de interferencia electromagnética de un cargador de laptop: verificación de la causa del ruido al recibir bajas frecuencias y de una solución simple (desconectar el enchufe).
• Ionosondas y radar CODAR: experiencia con señales de sistemas de investigación científica, como estudios de la ionosfera y detección de radares costeros.
• Comunicación de voz SSB (banda lateral única): recepción directa de señales de radioafición de larga distancia en baja frecuencia y experiencia práctica con este método de modulación.
• Radiodifusión AM de onda corta nocturna: recepción nocturna de emisiones intercontinentales y recopilación de distintas señales, incluidas transmisiones lejanas desde China.

Viernes

• Radio CB (26.965-27.405 MHz): experiencia con radiocomunicación internacional de banda ciudadana, como la de conductores de camión, superando entornos con mucho ruido.
• International Beacon Project: diagnóstico del estado actual de la propagación de radio mediante señales de baliza de onda corta.
• Señal horaria (RWM, 9996 kHz): exploración de la posibilidad de calibrar un reloj simple con señales periódicas recibidas desde Rusia.
• Fax meteorológico (WEFAX): decodificación en tiempo real de imágenes meteorológicas transmitidas con fldigi para obtener mapas del tiempo reales.
• Imágenes satelitales (137 MHz): decodificación exitosa de imágenes infrarrojas de la Tierra en tiempo real transmitidas por satélites NOAA.
• Observación del efecto Doppler: experimentos de cálculo de velocidad relativa real a partir de las características del desplazamiento de frecuencia en señales satelitales.
• Estaciones de números (rango de 5-30 MHz): escucha de transmisiones cifradas de espionaje ruso y experiencia con famosos canales privados de comunicación.

Sábado

• SSTV de radioafición (slow-scan TV): reconstrucción en tiempo real de imágenes transmitidas por radio (postales) y experiencia de comunicación visual entre radiodifusión y radioafición.
• The Buzzer (4625 kHz): recepción de una señal misteriosa y detección de ocupación de frecuencia con emisiones cada pocos segundos.
• LoRaWAN (868 MHz): visualización de las características de propagación y la estructura de señal de este protocolo de comunicación IoT de bajo consumo y gran alcance.
• Medidores de servicios (Wireless M-Bus): decodificación de señales de medidores inalámbricos por toda la ciudad y consulta en tiempo real de la temperatura de habitaciones/radiadores.
• Observación del espectro de canales de TV DVB-T/T2: verificación únicamente de la estructura espectral de señales de TV tradicionales (sin posibilidad de reconstruir imagen).
• Señales de baliza IBIS de vehículos y autobuses: detección en tiempo real y consulta de distintos datos, como transporte público y presión de neumáticos de vehículos.
• Distorsión de señal por nivel de batería/variación de temperatura: inferencia de la causa de fenómenos inusuales en señales de distintos dispositivos.
• Balizas satelitales Morse (145.860/145.960 MHz): recepción de balizas en código Morse de pequeños satélites y decodificación directa del nombre del satélite e indicativos.
• Pagers (formato POCSAG): recepción de señales cifradas no divulgadas públicamente según la normativa alemana; el contenido es muy breve.

Domingo

• Detección de señales NFC (13.56 MHz): detección de encendido/apagado del transceptor NFC de un smartphone y observación de una señal fuerte característica al desbloquearlo.
• Comunicación inalámbrica con un smartphone y un libro: experimento de mini comunicación Morse usando NFC y un libro, con visualización de la señal en tiempo real.
• Balizas de navegación aeronáutica (108.00-117.95 MHz): decodificación de señales de medición angular de estaciones terrestres aeroportuarias y experimentos de estimación de posición con cálculo real de ángulo.
• Intentos de práctica con herramientas de procesamiento de señales como GNU Radio: experiencia práctica aplicando toolkits de código abierto para descomponer/interpretar señales (barrera de entrada baja, pero exige alta capacidad).

Conclusión y consejos

• Los experimentos con SDR son una plataforma ideal para recopilar innumerables señales de radio y datos del mundo real, y para aprender herramientas y algoritmos.
• Con equipo económico y solo software abierto, es posible explorar directamente el entorno radioeléctrico mundial, las tecnologías de comunicación y el flujo de datos.
• A través de experiencias variadas, se puede desarrollar una intuición práctica sobre radiocomunicaciones, procesamiento de señales, modulación digital y diversos estándares.
• Hay mucho ensayo y error, pero mediante la experimentación repetida y el intercambio con la comunidad se sigue ampliando el conocimiento.
• Al poner en juego la curiosidad y la creatividad propias, se pueden descubrir directamente nuevas señales inalámbricas y posibilidades de aplicación.