NPR - New Packet Radio

Règles du forum
Cette section est dédié a vos projets, descriptions et demandes d'aide.
Merci de limiter le nombre de sujet par projets.
Lorsqu'un sujet deviens long vous pouvez éditer le premier message pour maintenir à jour le descriptif et garder en lisibilité
hb9tln
Messages : 10
Enregistré le : 05 août 2019, 13:26

Re: NPR - New Packet Radio

Messagepar hb9tln » 11 août 2019, 21:58

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

Le corolaire du bruit de phase est le mixage réciproque, qui réduit la dynamique bloquante.
mon concept 23cm est basé sur des chips Analog (mixer et pll)

yannick a écrit :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)

Les chips Semtec sont très intéressants il y a une modulation avec FEC, en plus de la FSK , et de la modulation chirp du Lora.

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


Je suis d'accord avec Yannick, Analog est le meilleur fournisseur de solution RF, les specs sont optimales. Les modes de tests sont très évolués jusqu'à diagramme de l'oeil sur un D/A interne du chip. Les hotspot dstar and co utilise ADF7030x.
Le défaut est le débit pas aussi intéressant que le Si4463.
L'inconvénient du Silab est que c'est une blackbox.
J'ai aussi beaucoup utilisé le CC1101 pour des design 6lowpan.
L'intérêt du CC1125 est un accès à I/Q brut par le bus SPI (analyse spectrale, autre modulation faites en software).
Le Si4463 gagne sur le terrain du débit.
Il y a aussi le Spirit ST qui ne fait pas partie de ta liste.

yannick a écrit :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...).
Meilleures 73's de Chris HB9TLN/F1RPC
Linux user since 1994
Professionnal RF Geek
Avatar de l’utilisateur
yannick
Electrolab::Référent
Messages : 475
Enregistré le : 26 sept. 2016, 11:28

Re: NPR - New Packet Radio

Messagepar yannick » 11 août 2019, 22:15

Okay ! Je comprends mieux du coup ! :)

Bon, comme en GSM, quoi (je crois que cette topologie est apparue avec le GSM1800, non ?)...

Cela dit... au risque de me répéter... Attention audit duplexeur quand même...

* uplink : fréquence centrale 434.9MHz
* downlink : fréquence centrale 439.7MHz


On a donc un offset de 4.8MHz. Avec la datasheet, on peut estimer que le bruit de phase résiduel du SI4463 pour cet offset est autour de -127dBc/Hz.

Si le plan est d'utiliser un duplexeur standard (combinaison d'un filtre passe-bas et d'un filtre passe haut installé en bout de chaîne, c'est à dire au raz de l'antenne), tout le spectre TX sera passé par l'ampli TX.

Si l'on reste sur notre hypothèse d'ampli de 10W, on aura donc, à la sortie de l'ampli, une puissance de bruit à la fréquence RX de +40dBm -127dB = -87dBm/Hz...

La puissance de bruit "naturel" (P=KT) étant de -174dBm/Hz, on a donc un ratio de... 87dB

Alors... On est d'accord qu'il ne s'agit que d'un ordre de grandeur, mais l'ordre de grandeur est là : pour ne pas perturber le si4460 qui fait la réception, il faut une réjection de plus de 80dB de la puissance de bruit générée par le Si4460 frère assurant l'émission (aidé par son ampli !).

Les duplexeurs "low cost" vendu par les chinois sur aliexpress pour la bande 400MHz (et utilisés par beaucoup de relais radioamateurs de conception récente) ne font pas la balle. A 4.8MHz d'offset, on peut raisonnablement compter sur 50 ou 60dB, mais pas pas plus.

Soit il faut un duplexeur de course, soit il faut tricher un peu. En la matière, la tricherie est simple : on peut par exemple intercaler un filtre (très sélectif... genre à cavité) supplémentaire dans la voie TX, et si possible, avant l'ampli de puissance...

Bref... J'arrête avec mes histoires !

Ah, si, quand même, du côté de l'estimation des performance du Si4460, les données que l'on a :
GMSK 500kbps : sensi de -97dBm (@ BER 1E-3)
GMSK 100kbps : sensi de -105dBm (@ BER 1E-3)
GMSK 40kbps : sensi de -110dBm (@ BER 1E-3)
GMSK 500bps : sensi de -126dBm (@ BER 1E-3)
4GMSK 1Mbps : sensi de -88dBm (@ BER 1E-3)
4GMSK 9600bps : sensi de -110dBm (@ BER 1E-3)

Pour chacune de ces données, on peut calculer le Eb/No du démod (+ facteur de bruit du SI4460).
Méthode de calcul : de la sensi, on remonte à l’énergie par bit en pondérant par le bitrate, et on fait le rapport avec la puissance de bruit naturel dans une bande de 1Hz (constante de Boltzmann * température en Kelvin), soit -174dBm/Hz.
Comme ces points sont pour la même bande, la contribution du NF est la même pour tous les points.

Pour le démod GMSK :
GMSK 500kbps : Eb/No + NF = -20dB (@ BER 1E-3)
GMSK 100kbps : Eb/No + NF = -18dB (@ BER 1E-3)
GMSK 40kbps : Eb/No + NF = -18dB (@ BER 1E-3)
GMSK 500bps : Eb/No + NF = -21dB (@ BER 1E-3)
Pour le démod 4GMSK :
4GMSK 1Mbps : Eb/No + NF = -26dB (@ BER 1E-3)
4GMSK 9600bps : Eb/No + NF = -24dB (@ BER 1E-3)

Normalement, pour un démod donné, on devrait toujours retrouver le même chiffre. Ici, ce n'est pas tout à fait le cas à cause des problèmes de filtrages et des pertes d'implémentation aux limites.
A faible débit symbole, le SI ne peut pas effectuer un filtrage optimal (le filtre analogique intégré au chip ne descend pas assez bas en bande passante). A haut débit... je ne sais pas exactement ce qui se passe, mais j'imagine qu'il y a moins de redondance d'information par symbole, et que l'implémentation est moins efficace... Mais ce n'est que supposition.

En GMSK, on est autour de 18dB, et en 4GMSK, autour de 25dB. Attention, ces chiffres sont toujours entachés du facteur de bruit de l'étage d'entrée...

Un démodulateur GMSK idéal, à 1E-3 de BER, présente 10dB de Eb/No. Il est fréquence, avec de petits moyens de traitement du signal, d'avoir de l'ordre de 3dB de pertes d'implémentation du démodulateur.

On peut donc estimer que nos 18dB (mesurés) pour le démod GMSK se décomposent en un Eb/No de 13dB environ, et en un facteur de bruit (NF) de 5dB environ.

L'Eb/No du démod 4GMSK est donc de l'ordre de 20dB @ 1E-3 de BER.

On remarque au passage que les performances intrinsèques du démodulateur sont meilleures pour des débits qui sont un peu en dessous du maximum (bien sûr... je ne parle pas là de l'effet évident du gain lié à la baisse de débit binaire.. Cet effet est déjà pris en compte précédemment dans le calcul).

Ce coup-ci... je m'arrête pour de vrai ! Je suis à la plage, et je n'ai plus de batterie ! :p

73 de Yannick - F4HDA
Avatar de l’utilisateur
f4grx
Electrolab::CA
Messages : 827
Enregistré le : 26 sept. 2016, 13:58

Re: NPR - New Packet Radio

Messagepar f4grx » 12 août 2019, 09:20

je me permets d'ajouter mon grain de sel

j'ai aussi développé un modem a base de si4463 et stm32f429, Sur mon modem (hn70ap) TX et RX sont déja séparés et équipés de tensions DC pour activer des PTT en vue d'utilisation de PA externes et transverters. La clock est fournie par un TCXO, ce qui est mieux (en théorie) qu'un simple quartz.

J'ai deux cartes montées, et donc 8 PCB restants, avec des petites sous-optimisations, mais fonctionnels. Je peux prêter.

Le projet est fini, sauf le logiciel, ce qui est pas un problème, surtout si il s'agit d'adapter le soft NPR.

Dont le protocole, pour moi, est encore un jouet, et a certains défauts critiques, mais aussi, il est implémenté, fonctionnel, et déployé, alors je ferme ma grande G.

J'utilise le RTOS NuttX (BSD) que je maitrise et sur lequel je peux offrir de l'aide en cas de besoin. Pas de Zephyr, qui d'ailleusr dérive de NuttX. Son seul "avantage" est le marketing et le pognon de la fondation lunux. NuttX est plus a jour et supporte plus de CPU, dont les STM32F4 et STM32L4.

j'ai choisi le si4463 car c'est celui qui avait le plus de flexibilité sur la modulation RF, tout en ayant un outil de config permettant le reverse engineering et le dev d'un driver open source. Les autres (dont semtech) étaient bien plus restreints en modulation RF et dépendaient toujours de docs/outils propriétaires. les cc 11x de TI sont pas sérieux. J'ai essayé de jouer avec, ils sont particulièrement bordeliques, enfin... au moins pas mal plus que les silabs.
hb9tln
Messages : 10
Enregistré le : 05 août 2019, 13:26

Re: NPR - New Packet Radio

Messagepar hb9tln » 12 août 2019, 13:47

f4grx a écrit :je me permets d'ajouter mon grain de sel

j'ai aussi développé un modem a base de si4463 et stm32f429, Sur mon modem (hn70ap) TX et RX sont déja séparés et équipés de tensions DC pour activer des PTT en vue d'utilisation de PA externes et transverters. La clock est fournie par un TCXO, ce qui est mieux (en théorie) qu'un simple quartz.


Bonjour Sébastien,
J'ai jeté un oeil c'est très intéressant pour mon re-design sur 23cm.
L'idée d'avoir le freedv et le data sur la même plateforme est séduisante.

Le 429 est une bonne bête.
J'ai déjà cloné ton repo.

Quel serait l'ampleur de la tâche du portage NPR sur NuttX ?
L'avantage de NuttX est l'interface POSIX et le multiprocessing. Il est utilisé dans PX4 les autopilotes pour drone.
J'ai aussi séjourné sur Grenoble durant mes études, date de mes débuts en TCP/IP et linux (1994) en packet-radio 1k2, j'ai fait du packet depuis 1989 , à l'époque il y avait beaucoup d'infrastructure proche de la frontière suisse et allemande.
J'ai eu Jean-Pierre Charras comme prof (l'initiateur du projet Kicad).

f4grx a écrit :J'ai deux cartes montées, et donc 8 PCB restants, avec des petites sous-optimisations, mais fonctionnels. Je peux prêter.
Le projet est fini, sauf le logiciel, ce qui est pas un problème, surtout si il s'agit d'adapter le soft NPR.


Je serai intéressé de connaitre l'évolution de te plateforme.
73 Christophe HB9TLN/F1RPC
Meilleures 73's de Chris HB9TLN/F1RPC
Linux user since 1994
Professionnal RF Geek
Avatar de l’utilisateur
yannick
Electrolab::Référent
Messages : 475
Enregistré le : 26 sept. 2016, 11:28

Re: NPR - New Packet Radio

Messagepar yannick » 12 août 2019, 15:41

Les chips Semtec sont très intéressants il y a une modulation avec FEC, en plus de la FSK , et de la modulation chirp du Lora.


Alors... Oui, c'est intéressant...

Mais c'est un peu plus compliqué que ça ! :)

En "sub giga", il y a :

*** Les SX1276/77/78/79 qui couvrent les bandes 144 et 432MHz...

Pour faire court, ils font du GFSK, du GMSK, et du LoRa...

Oublions tout de suite le GMSK sur ce chip... Cette modulation "devrait" être plus efficace (3dB de mieux d'Eb/No que le GFSK en théorie, car la moitié de l'énergie n'est pas consacrée à transporter le rythme symbole), mais ici, l'implémentation du démod n'en tire pas substantifique moelle, et l'efficacité théorique n'est pas atteinte. Les résultats effectifs sont moins bons qu'en GFSK, car la récupération d'horloge se prend du coup les pieds dans le tapis à faible SNR...

Nous reste GFSK et LoRa...
LoRa : je n'évoquerai même pas le sujet... Outre le fait qu'il n'y a rien de magique là dedans, c'est proprio, et j'ose espérer que personne n'aura l'idée d'utiliser une "modulation" proprio non documentée, et dont l'usage est soumis à royalties pour Semtech d'utiliser un truc pareil dans les bandes amateur... Utiliser des protocoles non documentés est interdit par la réglementation (et c'est une très bonne chose à mon avis).

GFSK :
On nous annonce -119dBm de sensi (@BER 1E-3) pour 4800bps. On a un Eb/No + NF de 20dB, le NF est donné dans la datasheet à 5dB, on a donc un démod qui a un Eb/No de 13dB.

Soit... des performances intrinsèques du démod FSK absolument identiques à celles du Si446x...

En prime : on est bloqué à 300kbps max, et ce avec de mauvais résultats puisque le filtre d'entrée ne peux pas s'élargir assez pour garantir le fonctionnement optimal du démodulateur...

*** Le SX1280 qui est spécifique 2.4GHz
Là, on peut monter en débit, et apparaît un nouveau mode : le FLRC

FLRC : C'est du GMSK (donc... modulation à efficacité optimale), couplé à un codage LDPC.
L'assemblage de ces deux techniques est, en gros, ce qui correspond à l'état de l'art en terme de communications longues distances.
C'est une des recommandations de la NASA pour le deep space network, par exemple.

Pour le coup, l'implémentation du démodulateur est beaucoup moins naïve (démodulateur cohérent, toussa toussa), et on a là quelque chose de sérieux en terme de performances.

Problème : ladite implémentation de Semtech n'est pas documentée. En particulier, la matrice de génératrice est propriétaire/non documentée...
Pour faire court : il est tout à fait possible de générer mathématiquement des matrices génératrices. Elles doit respecter certaines propriétés, mais il est possible de faire une moulinette qui crache des matrices.

Dans son implémentation, Semtech en a choisi une (au moins), et elle est utilisée en boîte noire dans le chip...

Sans la connaître, impossible de concevoir quelque chose d'ouvert qui puisse être mis en face de leur chip pour établir un link radio.

Comme pour le LoRa, c'est pour moi quelque chose de rédhibitoire, et carrément contraire à la réglementation radioamateur, puisque, in fine (là encore), ça revient à de l'obfuscation.

C'est fort dommage car on a là quelque chose de tout à fait compatible en terme de débit avec ce qui est visé pour NPR...

Notons que le CCSDS (Consultative Committee for Space Data Systems... en la personne de la NASA en l'occurence) publie un excellent orange book avec trois matrices génératrices publiques correspondant je crois parfaitement à nos cas d'usage :
voir : https://public.ccsds.org/Pubs/231x1o1.pdf à la page 16.

Je ne peux que recommander la lecture de cette publi pour qui est intéressé par les codes LDPC et leur implémentation sur de "petites" cibles.
Avatar de l’utilisateur
f4grx
Electrolab::CA
Messages : 827
Enregistré le : 26 sept. 2016, 13:58

Re: NPR - New Packet Radio

Messagepar f4grx » 12 août 2019, 16:10

rah, ca reste du chinois égyptien préhistorique pour moi :(

ils te torchent la partie encodeur (sur fpga) en une page tellement c'est trivial, et le décodeur est carrément laissé en exercice au lecteur :(
hb9tln
Messages : 10
Enregistré le : 05 août 2019, 13:26

Re: NPR - New Packet Radio

Messagepar hb9tln » 12 août 2019, 17:05

f4grx a écrit :rah, ca reste du chinois égyptien préhistorique pour moi :(

ils te torchent la partie encodeur (sur fpga) en une page tellement c'est trivial, et le décodeur est carrément laissé en exercice au lecteur :(


Oui et comme le décodeur est toujours la grosse partie du boulot.
Le SX1280 a été utilisé dans la blackbox OuterNET Dreamcatcher v3 avec un RFFC5072 (HackRF par hasard).
C'est très intéressant au niveau SNR, par contre tout est très opaque chez OuterNET, et c'est broadcast only.

Oui nous sommes condamnés à utiliser des choses dont l'admnistration doit pouvoir contrôler les contenus, donc en clair ou chaine de transmission documentée.

73's
Meilleures 73's de Chris HB9TLN/F1RPC
Linux user since 1994
Professionnal RF Geek
F4HDK
Messages : 71
Enregistré le : 10 juin 2017, 19:04

Re: NPR - New Packet Radio

Messagepar F4HDK » 12 août 2019, 18:07

Merci à tous pour vos avis sur les différentes puces. Il faut que je lise ça à tête reposée, je ne suis pas familier avec toutes ces notions (Eb/No), j'y travaille, je me documente, ça prends du temps.

f4grx a écrit :Dont le protocole, pour moi, est encore un jouet, et a certains défauts critiques, mais aussi, il est implémenté, fonctionnel, et déployé, alors je ferme ma grande G.

N'hésites pas à me dire ce que tu considères comme défauts critiques à la version actuelle du protocole.

73,
Guillaume F4HDK
F4HDK
Messages : 71
Enregistré le : 10 juin 2017, 19:04

Re: NPR - New Packet Radio

Messagepar F4HDK » 13 août 2019, 19:07

Vu qu’il y a des spécialistes des puces ISM ici même (Yannick et Christophe principalement), j’aimerais poser 2 questions importantes vis-à-vis de mon design actuel.

1) Pensez-vous que l’ajout d’un composant « frontend » avec LNA intégré pourrait améliorer les performances plus que moyennes du SI4463? Notamment les performances moyennes en sensibilité en réception?
Je pensais par exemple à la puce front-end SKY66119-11.
Si ce composant s’avère utile, on pourrait l’intégrer à une version complètement redesignée du PCB, qui n’utiliserai plus le module RF4463-F30 mais 2 chip séparés (SI4463 et SKY66119-11) et toute la tripaille autour, le tout enfermé sous un petit capot métallique.

2) Je ne suis pas sûr de moi à 100% sur le calcul des paramètres de déviation. Est-ce que les « deviation » annoncées dans la spec protocole, page 5, correspondent bien à du GMSK ?
https://hackaday.io/project/164092-npr-new-packet-radio

73,
Guillaume F4HDK
hb9tln
Messages : 10
Enregistré le : 05 août 2019, 13:26

Re: NPR - New Packet Radio

Messagepar hb9tln » 15 août 2019, 13:26

F4HDK a écrit :Vu qu’il y a des spécialistes des puces ISM ici même (Yannick et Christophe principalement), j’aimerais poser 2 questions importantes vis-à-vis de mon design actuel.

1) Pensez-vous que l’ajout d’un composant « frontend » avec LNA intégré pourrait améliorer les performances plus que moyennes du SI4463? Notamment les performances moyennes en sensibilité en réception?
Je pensais par exemple à la puce front-end SKY66119-11.
Si ce composant s’avère utile, on pourrait l’intégrer à une version complètement redesignée du PCB, qui n’utiliserai plus le module RF4463-F30 mais 2 chip séparés (SI4463 et SKY66119-11) et toute la tripaille autour, le tout enfermé sous un petit capot métallique.


Oui cela fait du sens, ne pas oublier le filtre SAW sur les 2 branches, et le filtre passe-bas en TX pour les harmoniques.
J'utilise beaucoup les SAW 3.0x3.0 mm, le SRD n'est qu'une partie de mon activité, j'ai aussi beaucoup fait de RF DC-20 GHz pour des applis space,medtech ou industrielle (générateur beam forming ultrason pour une boite de Lyon à 16 canaux 25W à 3MHz).
Les performances de ce front-end seront dégradées entre 430 et 450, il ne sera pas possible de modifier le circuit d'adaptation d'impédance du pa, c'est donc un risque.
Il vaudrait mieux prendre des éléments discrets (switch,pa,lna).
Les sensibilités sont volontairement réduites pour conserver la dynamique, et réduire la portée dans les normes SRD.
Souvent les hardwares chinois ne sont pas compliant sur les spurious, et n'implémentent pas les filtres.

F4HDK a écrit :

2) Je ne suis pas sûr de moi à 100% sur le calcul des paramètres de déviation. Est-ce que les « deviation » annoncées dans la specifications protocole, page 5, correspondent bien à du GMSK ?
https://hackaday.io/project/164092-npr-new-packet-radio
73,
Guillaume F4HDK


pour la FSK à 2 niveaux la deviation doit être R/4.
Pour la modulation à 4 niveaux il faut que les sauts soient à mon avis de même niveau (hauteur intermédiaire de l'oeil).
Ci-joint une doc Atlanta citée par David Rowe récemment sur son blog très intéressant pour les n-FSK.
Yannick pourrait peut-être nous éclairer.
Fichiers joints
Digital Modulation - FSK.pdf
(1.66 Mio) Téléchargé 22 fois
Meilleures 73's de Chris HB9TLN/F1RPC
Linux user since 1994
Professionnal RF Geek

Retourner vers « Les Projets »

Qui est en ligne

Utilisateurs parcourant ce forum : Aucun utilisateur enregistré et 1 invité