RTL-SDRを用いたRF信号波形のキャプチャ

Pythonで実装した，RTL-SDRを用いてRF信号波形をキャプチャするための方法の説明．

RTL-SDRのセットアップ（Windows）

必要なドライバのインストール

• USBドングルを初めてPCに接続すると，自動的にワンセグチューナーのドライバがインストールされる．
• しかし，ターミナルやスクリプトから操作するためには，USBドングルをRTL-SDRとして認識するドライバを適用する必要がある．
• まずはインターネットで「Zadig」というソフトウェアをダウンロードする．（URL: https://zadig.akeo.ie ）
• Zadigを管理者権限で実行する．
• Optionタブから，List All Devicesをクリックする．
• USBデバイス名がリストアップされるので，Bulk-In,Interface(Interface 0)または，RTL2832Uを選択する．
• Install Driverをクリックする．
• これで，USBドングルがRTL-SDRとして認識されるようになる．

操作ソフトのダウンロード及び設定

• インターネットでRTL-SDRを操作するためのモジュールをダウンロードする．（URL: http://sdr.osmocom.org/trac/attachment/wiki/rtl-sdr/RelWithDebInfo.zip ）
• Zipファイルを解凍し，中に入っている「rtl-sdr-release」フォルダをCドライブ直下などにコピーする．
• 32及び64ビットオペレーションの実行ファイルが用意されているため，利用しているPCに応じてどちらかを選択し，パスを通す．
• 通すパスは「rtl-sdr-release」フォルダ内の，「x32」フォルダまたは，「x64」フォルダである．
• 「x32」フォルダ内には32ビット用，「x64」フォルダ内には64ビット用の実行ファイルが格納されている．

ターミナルによる操作

• ここまでのセッティングを終えると，コマンドプロンプトなどからRTL-SDRを操作することができるようになる．
• コマンド類はインターネットで調べてほしい．（URL: https://osmocom.org/projects/rtl-sdr/wiki/Rtl-sdr ）

Pythonで操作するための設定

• ターミナルによる操作は非常に使い勝手が悪い．
• PythonにはRTL-SDRが操作できるようになるライブラリがあるので，そのセットアップをする．
• pipコマンドなどで，「pyrtlsdr」というライブラリをインストールする．

> py -m pip install pyrtlsdr

• このリポジトリでは，RF信号をキャプチャするためのチュートリアル的なサンプルコードを公開しているが，細かな使い方はドキュメンテーションを参照してほしい．

pyrtlsdrライブラリを利用したRF信号のキャプチャ

ライブラリのインポート

  import numpy as np
  import rtlsdr

• rtlsdr: RTL-SDRを扱えるようにするライブラリ
• numpy: あると便利

インスタンス化

rtlsdr.RtlSdrクラスをインスタンス化

  sdr = rtlsdr.RtlSdr(device_index=0)

• device_index: PCがUSBドングルに割り当てた番号（だいたい0か1）

インスタンス変数の設定

  sdr.sampling_rate = 20.48*10**6
  sdr.center_freq = 400*10**6
  sdr.set_agc_mode(True)
  sdr.gain = 50

• sampling_rate: サンプリングレート
• center_freq: 中心周波数
• set_agc_mode(): AGCモード（ブール値）
• gain: ゲイン

信号波形のキャプチャ

  observationTime = 10**(-3)
  nSamples = observationTime*sdr.sampling_rate
  signalWave = sdr.read_samples(nSamples)

• observationTime: 観測時間
• nSamples: キャプチャするサンプル数
• read_samples(): 信号をキャプチャするメソッド

ここまでで，変数signalWaveにnSamplesで定義されたサンプル数の信号波形が格納される．このとき，その信号波形はインスタンス変数に設定したパラメータのものである．