画饼也充饥，使用声卡替代昂贵的SDR设备实现实验

昨天有朋友问我，如果作为学生，家庭条件不好，买不起SDR设备，又想业余时间玩玩SDR，如何是好？我建议他使用声卡进行基带实验。实际上，我也经常使用声卡实验——因为虽然声卡简单，但它确实是一个支持双路IO的AD/DA设备，具备构造基带波形的完整能力。

使用声卡进行SDR实验有两种方法。

1. 电缆直连。本文要讨论的方法。使用两根直通线，直连两台计算机的扬声器与线路输入（Linein）
2. 声波传递。后续准备尝试的方法。直接利用扬声器与麦克风进行数据传输。

对于一般的高频无线电波形，特别是相位调制波形，建议使用声卡有线直连直接处理基带数据。未来尝试用喇叭和麦来做声波的无线传播，会遇到很多有趣的问题，需要使用OFDM、二次调制等专门的补偿技术。

• 非线性失真。大部分音箱和麦克会引入非线性的畸变，使得QAM等波形的相位恶化。
• 环境失真。空气介质，室内噪声的影响很大。多径叠加、回声都很显著。
• 频率失真。如果一方是便携设备，拿在手里，则一旦移动，频率会随着距离远近变化而降低或者升高。

1. 连接方式

使用声卡发射、接收数据，处理的是基带波形，少了SDR的上变频环节。当然，也可以把0-96KHz的频段继续细分，构造多路载波，那样就需要在软件层面进行数字上变频、数字下变频。

只需要购买两根立体声数据直连线，分别连接两台计算机的声音输出、线路输入口，如下图所示：

2. 范例实验

我们依旧使用taskBus继续进行实验，相关知识参考前一系列的文章。由于没有购买专用的SDR设备，工程的源、宿均使用声卡。

2.1 捕获网络数据并封装发射

• 声卡模式：2声道，替代I、Q路，左I右Q
• 采样率：192000

工程连接关系如下图所示：

1. pcap_src 模块抓取网络包
2. a1frame_encap 模块进行封装、纠错编码
3. a1frame_askmod 模块进行 DASK 差分幅度键控调制
4. sink_soundcard 模块通过声卡产生192000Hz采样率的基带IQ波形。

2.2 接收线路输入波形并还原

接收的工程连接关系如下图：

1. 声卡使用LineIn线路输入设备接收输入的声波
2. a1frame_askdem进行检测、解调
3. a1frame_decap模块进行纠错还原
4. pcap模块把对应的数据还原到网卡上。

3. 注意事项

通过测试，可以发现使用直接电缆连接的两台计算机，在声卡的192000Hz采样率（立体声）下工作良好。但需要注意一些问题：

1. 在Linux下，普通用户没有CAP的权限，需要用setcap打开：

$ setcap 'CAP_NET_RAW+eip CAP_NET_ADMIN+eip'  bin/modules/sink_pcap
$ setcap 'CAP_NET_RAW+eip CAP_NET_ADMIN+eip'  bin/modules/source_pcap
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2. root用户，有时声卡无法工作。因此，建议还是使用普通用户来执行。
3. 采样率要匹配，声道数要匹配。

4. 后续研究

研究多状态符号，提高单个符号的比特传输效率。如使用 16QAM，256QAM进行传输。