VHF/UHF上的开放式IP

2020-06-24 07:12:08

我最近在Codec 2FSK调制解调器上做了很多工作,这里是新的自述文件FSK。它现在可以在较低的SNR下工作,已经被重构,并且得到了一套自动化测试的支持。

使用TAP/TUN(感谢Tomas和Jeroen)-一种用于从用户空间“数据泵”构建IP链路的Linux技术-就像Codec 2调制解调器一样,正在对Codec 2调制解调器和VHF/UHF IP链路进行一些令人兴奋的工作。

我这项工作的最初目标是使用Codec 2调制解调器和SDR为VHF/UHF提供“100kbit/s的IP链路”。一种应用是将Ham Radio数据从1995年代的“9600位/秒数据端口”范例转移到实时IP。

我还对用于紧急和发展中国家应用的IP over TV空白(备用VHF/UHF频谱)感兴趣。我是发展中国家IT补助金的评委,“最后100公里”的问题一次又一次地被提出来。该解决方案只需要一个Raspberry PI和RTLSDR。在这些频率下,天线可以简单地用导线制造(为工作频率切割),并直接焊接到PI上。

作为第一步,我再次考虑了将RpiTx用于FSK,这一次是在VHF上,起步价为10kbits/s。上周末,我进行了一些最小可检测信号(MDS)测试,确认了用RpiTx(RTL-SDR)构建的2FSK调制解调器理论上是正确的,10kbits/s,MDS为-120dBm,编解码器2调制解调器理论上是正确的,为10kbits/s,MDS为-120dBm。

将其放在上下文中,UHF信号在100 km上的路径损耗为125dB。因此,如果您有一条站点路径线路,10 mW(10dBm)信号在您的接收器将是10-125=-115dBm(假设基本的0dBi天线)。由于-115dBm大于-120dBm MDS,这意味着您的数据将被无差错地接收(特别是当我们添加前向纠错时)。我们有足够的“链接保证金”,“链接”是关闭的。

虽然我们的10kbit/s起始点听起来并不多--即使按照这个速度,我们每天也可以向地平线上的另一个站点发送10000*3600*24/8/140=771,000条140字节的文本消息。在紧急情况下,或者当你居住的其他地方什么都没有的时候,这是大量的连接。

我使用GitHub公关作为工作日志,我非常喜欢GitHub和Markdown。这个周末,MDS实验从这里开始。

我和往常一样玩得很开心,把PI的Rx信号衰减到-120dBm。发射信号试图通过RF路径泄漏到衰减器周围。我把没有屏蔽的PI移到另一个房间,做了一个“塑料袋和铝箔”的法拉第笼子,效果非常好:

这些都是复杂的系统,很多事情都可能出错。您的Tx/Rx样钟是否足够接近?你的接收信号有没有被截断?你的无线电增益是否足以降低量化噪声?你的调制解调器代码有问题吗?您的RTLSDR信号中有直流线吗?SMA接头松动了吗?

我已经学会了在每一步都要非常仔细地进行测试的艰辛之路。首先,我通过非实时调制解调器倍频程模拟运行空气样本,以可视化调制解调器内部发生的情况。软件示波器。

在尝试空中传输(OTA)之前,通过电缆(OTC)测试是必不可少的,因为它为您提供了一个可控的环境来发现问题。衡量误码率(BER)的MDS测试也很出色,它们有效地吸收了系统中的每个因素,并给出了一个可以与理论进行比较的总体分数(误码率)。

这是…的频移键控信号的频谱。01010…。序列以100kbit/s,在两个分辨率带宽下:发送功率约为10dBm,此图是在一些衰减后绘制的。我没有仔细检查过杂散电平,但在这个1 MHz的跨度上,上面看起来大约是-40dBc(10兆瓦的低EIRP)。如果我没有读错澳大利亚的规定(业余液晶屏的第7A节),要求是43+10log(P)=43+10log10(0.01)=23dBc,所以我们似乎通过了。

这是“极端开源”。发射机是软件,调制解调器是软件。都是开源和免费的,就像啤酒和演讲一样。没有芯片组或特定于应用的无线电硬件-只有PI和RTLSDR提供的一些CPU周期和一个下变频器。唯一的限制是物理方面的限制-我们已经通过MDS测试达到了这些限制。

FSK调制解调器对TAP/Tun-GitHub PR的支持这项工作在高频高速气球数据链路上使用FSK测试RTL-SDR编解码器2 FSK调制解调器自述文件-包括大量链接和示例应用程序。