NPR - New Packet Radio

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F4HDK
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Re: NPR - New Packet Radio

Messagepar F4HDK » 08 août 2019, 06:50

hb9tln a écrit :Si on arrive à modifier le module NiceRF avec des ports TX et RX séparé on peut envisager l’addon, il faut enlever le switch TX/RX et sortir le TX à bas-niveau.
J'ai fait il y a environ 5 ans un module basé sur le EZR32 qui est un arm gecko avec un Si446x à l'intérieur. Penses-tu qu'il serait intéressant d'utiliser ce SoC ?
Comme tu l'as vu, le module Nice-RF n'a qu'un seul port antenne. Donc si tu veux utiliser les 2 ports TX/RX du SI4463 séparément, il faut impérativement repartir de zéro, et utiliser un design custom à base de SI4463.
Et pour ce qui est d'utiliser des EZR32, ça n'est clairement pas possible : pas assez de RAM.

hb9tln a écrit :Je pense utiliser le Si4463 comme IF à 315 MHz. D'ailleurs à ce propos sais-tu si l'implémentation est tolérante à l'inversion du spectre ?
De base, non, ça n'est pas robuste à une inversion du spectre: c'est du FSK, donc l'orientation du spectre compte.
Mais si nécessaire, on peut prévoir un réglage "spectre inversé" dans le soft. Mais ça ne semble pas nécessaire d'après ce que tu nous explique.

hb9tln a écrit :La version redesign sera full-duplex du côté master, donc avec 2 chips Si4463 + frontend 23cm avec pa lna filtre et switchs.
Il sera possible de monter qu'un Si4463 pour la version cliente half-duplex, avec des variations de BOM pour les 2 versions, et ports TX RX séparés pour la version full-duplex.
Je ne prévois pas de développer un firmware compatible de 2 SI4463 dans 1 seul modem. Le seul développement soft que je prévois, pour du full duplex, c'est 2 modems séparés qui travaillent en commun, un pour l'uplink et un pour le downlink.

hb9tln a écrit :Dans ton taux effectif de 500kbit/s le reste est le temps de commutation ? Soit une efficacité de 50 %

Entre les 1Mbps bruts et les 500kbps effectif, la différence s'explique, dans l'ordre d'importance décroissante, par:
* le FEC équivalent à du 4/3 (algo que je changerai dans le futur, trop simpliste)
* tout l'overhead et notamment le preamble assez long.
* Les temps d'attente et les temps de commutation

73,
Guillaume F4HDK
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Re: NPR - New Packet Radio

Messagepar hb9tln » 08 août 2019, 15:36

Comme tu l'as vu, le module Nice-RF n'a qu'un seul port antenne. Donc si tu veux utiliser les 2 ports TX/RX du SI4463 séparément, il faut impérativement repartir de zéro, et utiliser un design custom à base de SI4463.


Oui ou bien ajouter un switch pour recréer des ports TX et RX ainsi qu'une commande.
L'autre souci est le niveau de drive en TX, quel est le niveau minimum que le module sort en TX ?

Et pour ce qui est d'utiliser des EZR32, ça n'est clairement pas possible : pas assez de RAM.

OK et le cpu est aussi plus poussif que des versions évoluées de STM32.

Mais si nécessaire, on peut prévoir un réglage "spectre inversé" dans le soft. Mais ça ne semble pas nécessaire d'après ce que tu nous explique.

Ok ca serait nécessaire pour une down conversion, mais pas en up-conversion.

Entre les 1Mbps bruts et les 500kbps effectif, la différence s'explique, dans l'ordre d'importance décroissante, par:
* le FEC équivalent à du 4/3 (algo que je changerai dans le futur, trop simpliste)
* tout l'overhead et notamment le preamble assez long.
* Les temps d'attente et les temps de commutation

concernant le FEC David Rowe a porté LDPC sur un STM32 pour le FreeDV si ça te serait utile.
Vraisemblablement qu'un code block serait plus simple à décoder, ou BCH. Le FEC augmentera la latence.

C'est un codage moderne et performant utilisé par DVB-S2 et S2x.
J'ai un design dans le tiroir en bande L SATCOM avec un PA 2W pour une preuve de concept, il ne manque que la partie conversion de fréquence et PLL, j'ai juste à changer 3 filtres pour le frontend.
pour la PLL+mixer je vais évaluer.

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Re: NPR - New Packet Radio

Messagepar F4HDK » 09 août 2019, 08:10

hb9tln a écrit :Le FEC augmentera la latence.
Sébastien F4GRX me disait exactement la même chose, mais je ne vois pas trop de quoi vous parlez tous les 2.
Tu penses à l'augmentation de la latence à cause du calcul FEC?
Si oui, ça n'est pas significatif : NPR a déjà des latences importantes, dictées par les cycles TX-RX qui sont fixes et assez longs : 80ms à 500ms selon la modulation sélectionnée, voir "TDMA frame duration" dans le tableau en dernière page de la spécification. Donc rajouter quelques dizaines de microsecondes de plus, ça n'est pas grave du tout.

Ou alors tu penses à autre chose?

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Guillaume F4HDK
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Re: NPR - New Packet Radio

Messagepar hb9tln » 09 août 2019, 22:33

Tu penses à l'augmentation de la latence à cause du calcul FEC?

Oui surtout de le décodeur, c'est là qu'il y a le plus de calcul. après cela dépend de la complexité , Reed Solomon est un entrelacement 2D écriture en ligne et lecture en colonnes.
Par contre les codes convolutionnels sont récursif (algo de Viterbi ou autre).

Si oui, ça n'est pas significatif : NPR a déjà des latences importantes, dictées par les cycles TX-RX qui sont fixes et assez longs : 80ms à 500ms selon la modulation sélectionnée, voir "TDMA frame duration" dans le tableau en dernière page de la spécification. Donc rajouter quelques dizaines de microsecondes de plus, ça n'est pas grave du tout.

Ok ces latences doivent être dues au buffering. Dans les protocolles IoT radio il y a généralement un champ de longueur au début de la trame. Cela permet d'anticiper pas mal de choses dans l'implémentation.

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Re: NPR - New Packet Radio

Messagepar hb9tln » 09 août 2019, 22:52

Salut Guillaume
J'ai rapidement fait un croquis concernant la preuve de concept pour le 23cm.
Si je peux utiliser des pins du STM32L4 il faudra modifier le soft du NPR, sinon je devrai ajouter un mcu genre stm32f401 pour gérer la partie 23cm.
Je regarderai comment faire l'intégration.

J'ai vu que Daniel Estevez avait fait un blog sur ton projet.
Connais-tu Zephyr, c'est le RTOS IoT de la Linux Foundation.

Es-tu très dépendant de Mbed-OS dans ton implémentation ?
Je vais designer le morceau qui me manque à savoir le changement de fréquence avec RFFC2072, le driver est disponible dans le firmware du HackRF.

J'ai découvert aujourd'hui le TeenSY 4.0 avec un RT1020 cortex-M7 à 600 MHz qui a 1Mo de RAM et plein de périfs, ce cpu doit être utilisé dans le nouveau Airspy-HF.
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Re: NPR - New Packet Radio

Messagepar F4HDK » 10 août 2019, 07:13

hb9tln a écrit :
Si oui, ça n'est pas significatif : NPR a déjà des latences importantes, dictées par les cycles TX-RX qui sont fixes et assez longs : 80ms à 500ms selon la modulation sélectionnée, voir "TDMA frame duration" dans le tableau en dernière page de la spécification. Donc rajouter quelques dizaines de microsecondes de plus, ça n'est pas grave du tout.

Ok ces latences doivent être dues au buffering. Dans les protocolles IoT radio il y a généralement un champ de longueur au début de la trame. Cela permet d'anticiper pas mal de choses dans l'implémentation.
Peux-tu être plus explicite, stp? Il est parfois difficile de te suivre.
Où est le rapport entre les longueurs de trames variables et la latence?

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Re: NPR - New Packet Radio

Messagepar yannick » 10 août 2019, 18:15

Hello,
Désolé de prendre le train en marche et de (probablement) tomber comme un cheveu sur la soupe :

Guillaume : côté full duplex, quelle est l'archi que tu imagines ? TX et RX respectivement sur quelles fréquences / bandes ? Combien de shift ?

Autant je trouve ce projet sympa de par la simplicité de mise en œuvre, et le fait que, au sens large, c'est un très bon moyen de faire (re)bidouiller pleins de gens, autant je suis assez inquiet vis à vis de ce projet de full duplex... Inquiet par les déceptions que pourraient entraîner lesdites expérimentations ! HIx3

La faute n'est pas celle du projet, mais est :
- pour 50% celle du Si446x qui est quand même... un (très) vieux machin qui est bourré de défauts (tant sur le front-end analogique que sur la partie numérique) et de bugs (SI ne communique plus depuis bien longtemps autour de tout ceci, et ils ont peu à peu vidé toutes les notes d'appli de leur substantifique moelle, en faisant en sorte que tout ingénieur se lançant dans un projet avec cette bestiole ne soit in fine que "quasi" obligé de montrer patte blanche auprès des ingénieur d'appli maison dès lors qu'on veut faire un peu plus qu'utiliser les fonctions de base)
- pour 25% le fait que... vis à vis des spécificités du support radio et des impacts protocolaires... l'intérêt est peut-être limité (sauf à casser beaucoup de choses... mais pourquoi pas ! On est là pour expérimenter !)
- pour 25% le fait que l'infrastructure hardware nécessaire à pouvoir opérer cette évolution (dans des conditions faisant sens) risque bien d'être rédhibitoire...

Bref... Le sens de ma question de comprendre la manip souhaitée afin, si possible, de donner quelques conseils de mise en œuvre (ayant pas mal joué avec Si446x, l'ayant, pour des besoins pro benchmarqué, lui ainsi que ses concurrents un peu dans tous les sens).

Sans doutes que, un de ces jours, des tas de gens feront des implémentation avec d'autres choses que des Si446x, et ce sera un terrain très intéressant pour optimiser (à périmètre constant sur le protocole) les problèmes de FEC que tu rencontre (démodulateur avec soft decoding, toussa...).

Un paquet de bidouilles en perspective, et c'est ça qui est chouette ! :)

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Re: NPR - New Packet Radio

Messagepar F4HDK » 10 août 2019, 19:21

Salut Yannick, j'avoue que je n'ai pas tout compris à tes remarques.

Tu sais, je n'ai pas d'ambition démesurée avec ce projet. Il a déjà très largement dépassé mes attentes en terme d'intérêt suscité auprès de la communauté radioamateur... communauté internationale, entendons nous bien, si je me limite au sol français, c'est pas terrible.

yannick a écrit :Guillaume : côté full duplex, quelle est l'archi que tu imagines ? TX et RX respectivement sur quelles fréquences / bandes ? Combien de shift ?
Je vais principalement donner ce que prévoient les Allemands qui ont été les premiers à demander cette fonctionnalité.
L'idée du FDD (Frequency Division Duplex) n'est pas tant d'augmenter le débit, mais surtout de pouvoir installer des Masters NPR sur des "points hauts" existants, et de les faire cohabiter avec des relais duplex 70cm (FM, DMR ou autre) déjà en place.
Pour en revenir aux allemands, ils envisagent d'utiliser 1 canal duplex 200kHz
* uplink : fréquence centrale 434.9MHz
* downlink : fréquence centrale 439.7MHz
Et il faudra installer 2 modems séparés côté Master, 1 dédié à l'uplink et l'autre dédié au downlink.
Donc aucune évolution matérielle n'est nécessaire, les modems actuels devraient convenir.
Plus il faudra bien évidemment des filtres duplexeur large bande, côté Master.

La faute n'est pas celle du projet, mais est :
- pour 50% celle du Si446x qui est quand même... un (très) vieux machin qui est bourré de défauts (tant sur le front-end analogique que sur la partie numérique) et de bugs (SI ne communique plus depuis bien longtemps autour de tout ceci, et ils ont peu à peu vidé toutes les notes d'appli de leur substantifique moelle, en faisant en sorte que tout ingénieur se lançant dans un projet avec cette bestiole ne soit in fine que "quasi" obligé de montrer patte blanche auprès des ingénieur d'appli maison dès lors qu'on veut faire un peu plus qu'utiliser les fonctions de base)
Bah, cette puce SI4463 fait le job, et devrait être produite encore pendant des années, donc je ne vois pas trop le problème. OK, il y a des bugs, je confirme, mais les bugs, ça se contourne. C'est une solution simple, pragmatique. Encore une fois, ce projet n'a aucunement l'ambition d'être avant-gardiste, révolutionnaire. Juste simple et facile à utiliser, et si possible efficace.

- pour 25% le fait que... vis à vis des spécificités du support radio et des impacts protocolaires... l'intérêt est peut-être limité (sauf à casser beaucoup de choses... mais pourquoi pas ! On est là pour expérimenter !)
Tu veux dire que tu penses toi aussi (comme Sébastien F4GRX) que mon protocole est trop lié au SI4463? Sur quel point spécifique, stp? Ca m'intéresse beaucoup.
J'avais pas mal hésité avec les CC1xxx de Texas Instrument au tout début, et je pense qu'on peut faire une version avec puce TI sans (quasiment) rien changer au protocole.

- pour 25% le fait que l'infrastructure hardware nécessaire à pouvoir opérer cette évolution (dans des conditions faisant sens) risque bien d'être rédhibitoire...
Avec le terme "infrastructure hardware", de quoi parles-tu? De l'électronique? Des antennes à déployer? De quelle évolution parles-tu?

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Re: NPR - New Packet Radio

Messagepar yannick » 11 août 2019, 00:45

F4HDK a écrit :Tu sais, je n'ai pas d'ambition démesurée avec ce projet. Il a déjà très largement dépassé mes attentes en terme d'intérêt suscité auprès de la communauté radioamateur... communauté internationale, entendons nous bien, si je me limite au sol français, c'est pas terrible.

Bah ! Pour un projet sans ambition, je trouve que c'est pas mal ! On a vu des projets très ambitieux ne pas susciter le dixième de l'intérêt pour ton projet ! HIx3

F4HDK a écrit :Je vais principalement donner ce que prévoient les Allemands qui ont été les premiers à demander cette fonctionnalité.
L'idée du FDD (Frequency Division Duplex) n'est pas tant d'augmenter le débit, mais surtout de pouvoir installer des Masters NPR sur des "points hauts" existants, et de les faire cohabiter avec des relais duplex 70cm (FM, DMR ou autre) déjà en place.
Pour en revenir aux allemands, ils envisagent d'utiliser 1 canal duplex 200kHz
* uplink : fréquence centrale 434.9MHz
* downlink : fréquence centrale 439.7MHz
Et il faudra installer 2 modems séparés côté Master, 1 dédié à l'uplink et l'autre dédié au downlink.
Donc aucune évolution matérielle n'est nécessaire, les modems actuels devraient convenir.
Plus il faudra bien évidemment des filtres duplexeur large bande, côté Master.


Ok... Je vais peut-être dire une bêtise, mais... Quid du duplexer ?

Le Si446x n'est pas précisément ce qui se fait de mieux en terme de blocking (et pour ça... Outre la linéarité que ce chip n'a pas sur son étage d'entrée, la seule autre arme, c'est de mettre du cuivre... Faut filtrer ! :p).
Si le plan est bien ce que je comprends, pour que les choses se passent bien, un duplexeur sérieux va donc être nécessaire. Si c'est tout à fait envisageable sur un relais, ça va être pénible chez les OMs, et ce d'autant que le réglage d'un duplexer "home made" nécessite du matos de mesure...

Mais bon... Je dis là ce qui me passe par la tête car... j'ai l'impression d'enfoncer une porte ouverte, aussi, j'ai peut-être simplement loupé une étape !

OK, il y a des bugs, je confirme, mais les bugs, ça se contourne. C'est une solution simple, pragmatique. Encore une fois, ce projet n'a aucunement l'ambition d'être avant-gardiste, révolutionnaire. Juste simple et facile à utiliser, et si possible efficace.

Okok... Mais tu le comprends : mon point concerne les performances médiocre côté analogique qui, si elles passent sous le tapis en half duplex (et ce d'autant plus qu'on a des bandes "relativement" calmes), risquent de nous "péter à la tronche" dans le cadre du full duplex.

Mes deux griefs principaux sont :
- la mauvaise linéarité en RX
- le mauvais bruit de phase de l'OL...

ces deux points ont pour effet de :
- rendre le chip sensible au blocking (diverses formes à ce problèmes... A disposition pour en discuter ! c'est une assez longue histoire ! :p)... En gros, c'est problématique pour la réception si la bande est chargée
- d'être un pollueur important côté TX... Genre... De faire remonter le bruit dans une bonne partie de la bande... Ciao les DX en CW à quelques centaines de kHz d'un gros TX NPR. Surtout s'il est permanent, et surtout si c'est un point d'accès très bien placé et avec un gros nampli se comptant en centaine de watts.
A 1MHz de la porteuse, on est à -123dBc/Hz.
Disons que notre TX, NPR, là, il a un ampli lui conférant 10W de sortie (+40dBm).
A 1MHz de l'émetteur, on injecte donc -83dBm/Hz...
Un RX SSB standard a une bande d'entrée de 3kHz.
10*log10(3kHz) = 35dB
Ceci est donc équivalent, vu par un récepteur SSB, à injecter sur l'antenne un perturbateur à -83+35=-48dBm.
En un mot, c'est énorme... Et je n'imagine personne qui oserait balancer un truc pareil sur une antenne en random dans une bande...

Le Si446x est quelque chose qui est calculé pour fonctionner dans les bandes ISM à puissance maximale autorisée (ça dépend un peu des bandes et des applications, mais pour faire court... disons, de l'ordre de la centaine de mW), et avec un gabarit de bruit ric et rac pour cette puissance là.

Bref... Ne te trompe pas : je ne cherche pas du tout à casser la baraque ou quoi que ce soit !
Encore une fois, j'explique simplement pourquoi je pense qu'un jour, il faudra que nous (collectivement, bidouilleurs de tous poils) cherchions à faire vivre ce chouette projet avec autre chose que ce chip.

Il est très bien, mais... Dans le cas présent, et ce surtout dans le cadre d'un truc full duplex, il a des limites que mieux vaut avoir en tête...

Tu veux dire que tu penses toi aussi (comme Sébastien F4GRX) que mon protocole est trop lié au SI4463? Sur quel point spécifique, stp? Ca m'intéresse beaucoup.
J'avais pas mal hésité avec les CC1xxx de Texas Instrument au tout début, et je pense qu'on peut faire une version avec puce TI sans (quasiment) rien changer au protocole.

Non ! Non non, je ne pense pas qu'il y ait de problème avec ça... C'est tout à fait implémentables que ce soit avec des choses de l'ordre de la SDR, ou les trois chips régnant sur le marché...

Pour en rester sur les solutions "transceiver on chip", on a trois candidats qui peuvent jouer en bande 144 et 432 :
- Silicon Labs Si446x
- Texas Instruments CC1125 (oublions son ancêtre le CC1120...)
- Analog Devices ADF7030-1 (là encore, oublions le "pas -1", qui est là encore l'ancêtre, et qui est au catalogue en étant spécifié avec pleins de limitations.. En réalité, il a les mêmes fonctionnalités, une caisse de bugs en plus)

J'ai cité ces chips dans cet ordre car c'est à la la fois :
- l''ordre de développement, le si446x ayant plus de dix ans
- l'ordre de prix
- l'ordre de performances

L'ADF7030-1 (qui, je ne le cache pas, est mon petit chouchou, même si j'ai fait des designs avec les trois), par exemple, a un phase noise de -143dBc/Hz (pour le même offset de 1MHz).

Le CC1125 est par contre très certainement le plus facile à mettre en œuvre (faisons court : la doc de TI est meilleure... Point...).

Avec le terme "infrastructure hardware", de quoi parles-tu? De l'électronique? Des antennes à déployer? De quelle évolution parles-tu?

Ben... Je pensais à cette histoire de duplexeur qui me turlupine depuis le début ! :)
Peu importe le chip, au passage...
Nos amis allemands avaient un truc en tête pour que ce ne soit pas l'usine à gaz du côté des devices ?

Yannick
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Re: NPR - New Packet Radio

Messagepar F4HDK » 11 août 2019, 01:09

yannick a écrit :Si le plan est bien ce que je comprends, pour que les choses se passent bien, un duplexeur sérieux va donc être nécessaire. Si c'est tout à fait envisageable sur un relais, ça va être pénible chez les OMs, et ce d'autant que le réglage d'un duplexer "home made" nécessite du matos de mesure...

Mais bon... Je dis là ce qui me passe par la tête car... j'ai l'impression d'enfoncer une porte ouverte, aussi, j'ai peut-être simplement loupé une étape !
Effectivement, on s'est mal compris.
Le duplexeur radio ne sera nécessaire que côté Master (relais sur un point haut).
Le client, lui, fonctionnera comme un GSM : avec 1 seul modem, 1 seul chip SI4463, qui alterne entre émission sur la fréquence d'uplink et réception sur la fréquence de downlink.
Ca devient tout de suite plus simple, non?

Pour le reste, merci pour les infos, notamment les limites des chip SI, et la supériorité de Analog Devices sur le sujet, et surtout les risques de brouillage.

73,
Guillaume F4HDK

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