{"id":53485,"date":"2019-12-03T00:00:00","date_gmt":"2019-12-02T21:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/blog_prohoster\/zapis-sverh-shirokopolosnyh-signalov-standarta-802-15-4-uwb-na-pochti-sanktsionnoj-tehnike"},"modified":"2020-02-18T14:01:23","modified_gmt":"2020-02-18T11:01:23","slug":"zapis-sverh-shirokopolosnyh-signalov-standarta-802-15-4-uwb-na-pochti-sanktsionnoj-tehnike","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/de\/blog\/administrirovanie\/zapis-sverh-shirokopolosnyh-signalov-standarta-802-15-4-uwb-na-pochti-sanktsionnoj-tehnike","title":{"rendered":"Aufzeichnung von Ultra-Breitband-Signalen des Standards 802.15.4 UWB auf nahezu sanktionierter Technik","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

\"Aufzeichnung<\/p>\n

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K\u00fcrzlich trafen in unserem Labor zwei v\u00f6llig verschiedene Welten aufeinander: die Welt der kosteng\u00fcnstigen Funktransceiver und die Welt der teuren Breitbandfunksysteme zur Signalaufzeichnung. <\/p>\n

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\u0421\u043d\u0430\u0447\u0430\u043b\u0430 \u043a \u043d\u0430\u043c \u043e\u0431\u0440\u0430\u0442\u0438\u043b\u0438\u0441\u044c \u043d\u0430\u0448\u0438 \u0445\u043e\u0440\u043e\u0448\u0438\u0435 \u0434\u0440\u0443\u0437\u044c\u044f, \u0447\u0442\u043e\u0431\u044b \u0441\u0434\u0435\u043b\u0430\u0442\u044c \u0441\u043e\u0444\u0442 \u0434\u043b\u044f \u0437\u0430\u043f\u0438\u0441\u0438 \u0441\u0438\u0433\u043d\u0430\u043b\u0430 \u043f\u043e\u043b\u043e\u0441\u043e\u0439 500 \u041c\u0413\u0446. \u041c\u044b, \u043a\u043e\u043d\u0435\u0447\u043d\u043e, \u043d\u0435 \u0441\u043c\u043e\u0433\u043b\u0438 \u043e\u0442\u043a\u0430\u0437\u0430\u0442\u044c. \u0412\u0435\u0434\u044c \u043d\u0443\u0436\u043d\u043e \u0431\u044b\u043b\u043e \u0441\u0434\u0435\u043b\u0430\u0442\u044c \u044d\u0442\u043e \u043d\u0430 \u043f\u043b\u0430\u0442\u0435 \u043a\u043e\u043c\u043f\u0430\u043d\u0438\u0438 «\u0418\u043d\u0441\u0442\u0440\u0443\u043c\u0435\u043d\u0442\u0430\u043b\u044c\u043d\u044b\u0435 \u0421\u0438\u0441\u0442\u0435\u043c\u044b», \u043a\u043e\u0442\u043e\u0440\u044b\u0445 \u044f \u0437\u043d\u0430\u044e \u0434\u0430\u0432\u043d\u043e. \u041d\u0430 \u0437\u0430\u0440\u0435 \u0438\u043d\u0436\u0435\u043d\u0435\u0440\u043d\u043e\u0439 \u0434\u0435\u044f\u0442\u0435\u043b\u044c\u043d\u043e\u0441\u0442\u0438 \u043c\u043d\u0435 \u043f\u0440\u0438\u0448\u043b\u043e\u0441\u044c \u0440\u0430\u0431\u043e\u0442\u0430\u0442\u044c \u0441 \u0438\u0445 \u0436\u0435\u043b\u0435\u0437\u043e\u043c \u0438 \u0441\u043e\u0444\u0442\u043e\u043c.<\/p>\n

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Dann kam ein lieber Freund mikkab<\/a><\/noindex> von Drohnen-Show<\/a><\/noindex> und bat darum, ein Positionssystem f\u00fcr Drohnen ohne GPS zu entwickeln. Es sei n\u00f6tig, sagte er, eine Show in Innenr\u00e4umen abzuhalten. Und auch drau\u00dfen m\u00f6chte man heutzutage nicht einfach Millionen in den Himmel mit einem unsicheren GPS investieren. St\u00f6rungen und Spoofing von Satellitennavigation bl\u00fchen<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

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F\u00fcr die satellitenfreie Positionierung mit einer Genauigkeit von weniger als zehn Zentimetern in einem Bereich von bis zu einem Kilometer habe ich nichts gefunden au\u00dfer der UWB-Technologie. Seit langem ist das Unternehmen DecaWave auf dem Markt, das den Chip DW1000 und entsprechende Module anbietet. Dieser Chip ist ein IEEE 802.15.4-2011 standardisierte UWB-Transceiver. \u00dcbrigens ist er einzigartig und hat sogar eine doppelte oder dreifache Bauweise. Ich hoffe, dass wir in den n\u00e4chsten Jahren seine Tiefen ergr\u00fcnden und dar\u00fcber schreiben k\u00f6nnen. Fr\u00fcher werden wir wohl nicht dazu kommen.<\/p>\n

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Aber heute geht es nicht um die Positionierung, dar\u00fcber wird es in den n\u00e4chsten Folgen gehen.<\/p>\n

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\u0421\u0435\u0433\u043e\u0434\u043d\u044f \u043c\u044b \u0434\u0435\u043b\u0430\u0435\u043c \u0437\u0430\u043f\u0438\u0441\u044c \u0441\u0438\u0433\u043d\u0430\u043b\u0430 DW1000. \u0410 \u043f\u043e\u043b\u043e\u0441\u0430 \u044d\u0442\u043e\u0433\u043e \u0441\u0438\u0433\u043d\u0430\u043b\u0430 \u043d\u0438 \u043c\u043d\u043e\u0433\u043e, \u043d\u0438 \u043c\u0430\u043b\u043e, \u0430 1000 \u0438\u043b\u0438 500 \u041c\u0413\u0446, \u0447\u0442\u043e \u0443\u0441\u0442\u0430\u043d\u0430\u0432\u043b\u0438\u0432\u0430\u0435\u0442\u0441\u044f \u043d\u043e\u043c\u0435\u0440\u043e\u043c \u043a\u0430\u043d\u0430\u043b\u0430. «\u0421\u043e\u0432\u0435\u0440\u0448\u0435\u043d\u043d\u043e \u0441\u043b\u0443\u0447\u0430\u0439\u043d\u043e» \u043d\u0430 \u0441\u043e\u0441\u0435\u0434\u043d\u0435\u043c \u0441\u0442\u043e\u043b\u0435 \u0441\u0442\u043e\u044f\u043b \u043a\u043e\u043c\u043f\u044c\u044e\u0442\u0435\u0440 \u0441 \u043f\u043b\u0430\u0442\u043e\u0439 FMC126P<\/a><\/noindex> \u043e\u0442 «\u0418\u043d\u0441\u0442\u0440\u0443\u043c\u0435\u043d\u0442\u0430\u043b\u044c\u043d\u044b\u0445 \u0421\u0438\u0441\u0442\u0435\u043c» \u0441 FMC-\u043c\u0435\u0437\u0430\u043d\u0438\u043d\u043e\u043c AD9208-3000EBZ<\/a><\/noindex> von Analog Devices.<\/p>\n

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\u0417\u0434\u0435\u0441\u044c \u0441\u043b\u0435\u0434\u0443\u0435\u0442 \u043e\u0442\u043c\u0435\u0442\u0438\u0442\u044c «\u0434\u043b\u044f \u043f\u0440\u043e\u043a\u0443\u0440\u043e\u0440\u0430», \u0447\u0442\u043e \u0410\u0426\u041f AD9208 \u044f\u0432\u043b\u044f\u0435\u0442\u0441\u044f \u0441\u0435\u0433\u043e\u0434\u043d\u044f \u0441\u0430\u043d\u043a\u0446\u0438\u043e\u043d\u043d\u043e\u0439 \u0442\u0435\u0445\u043d\u0438\u043a\u043e\u0439. \u041b\u0435\u0433\u0430\u043b\u044c\u043d\u043e \u043a\u0443\u043f\u0438\u0442\u044c \u0435\u0433\u043e \u0432 \u0420\u043e\u0441\u0441\u0438\u044e \u043d\u0435\u043b\u044c\u0437\u044f, \u0445\u043e\u0442\u044c \u0438\u043d\u043e\u0433\u0434\u0430 \u0438 \u043e\u0447\u0435\u043d\u044c \u0445\u043e\u0447\u0435\u0442\u0441\u044f. \u041d\u043e \u0434\u0430\u043d\u043d\u044b\u0439 \u043a\u043e\u043d\u043a\u0440\u0435\u0442\u043d\u044b\u0439 \u043c\u043e\u0434\u0443\u043b\u044c \u0431\u044b\u043b \u043a\u0443\u043f\u043b\u0435\u043d \u043e\u0447\u0435\u043d\u044c \u0434\u0430\u0432\u043d\u043e, \u043a\u043e\u0433\u0434\u0430 \u0441\u0430\u043d\u043a\u0446\u0438\u0439 \u0435\u0449\u0435 \u043d\u0435 \u0431\u044b\u043b\u043e. \u041e\u043d \u0447\u0438\u0441\u0442, \u043a\u0430\u043a \u0434\u0443\u0448\u0430 \u043c\u043b\u0430\u0434\u0435\u043d\u0446\u0430. \u041d\u0430\u0434\u0435\u044e\u0441\u044c, \u044d\u0442\u043e \u043f\u0440\u0438\u0437\u043d\u0430\u043d\u0438\u0435 \u0431\u0443\u0434\u0435\u0442 \u043f\u043e\u0434\u0448\u0438\u0442\u043e \u043a \u0434\u0435\u043b\u0443 \u0438 \u0437\u0430\u0447\u0442\u0435\u0442\u0441\u044f \u043f\u043e\u0434\u0441\u0443\u0434\u0438\u043c\u043e\u043c\u0443.<\/p>\n

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Wir wollen jetzt nicht ins Detail gehen \u00fcber die Entwicklung von Software zur Speicherung von Messwertstr\u00f6men im Computerspeicher. Leider k\u00f6nnen wir im Moment den Quellcode der Anwendung f\u00fcr Linux nicht ver\u00f6ffentlichen. Wir hoffen jedoch, dass wir das f\u00fcr das n\u00e4chste Mal erreichen k\u00f6nnen. Es ist nur anzumerken, dass es nicht einfach war, selbst unter Ber\u00fccksichtigung der bereitgestellten Softwareentwicklungen von Instrument Systems. Der ADC selbst sowie das System seiner Taktung und Ausgabe nach der JESD204B-Technologie sind ziemlich komplex zu verstehen, und es waren auch erforderliche Hardware-Patches im AD-Modul n\u00f6tig. Das REFCLK-Signal ist f\u00fcr das Eingabesystem unerl\u00e4sslich, und es kommt am Modul nicht an die richtigen Pins des FMC-Anschlusses, und entsprechend gelangt es nicht an die ben\u00f6tigten Pins des FPGA. Wir mussten einen Patch anbringen, der auf dem Foto unten zu sehen ist \u2013 zwei rote Dr\u00e4hte. Nat\u00fcrlich gab es Bedenken, dass das funktionieren w\u00fcrde. Die Taktrate ist hoch \u2013 375 MHz, und der Patch ist schrecklich. Aber das System hat es geschafft.<\/p>\n

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\"Aufzeichnung<\/p>\n

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Die ganze K\u00fcche sieht so aus.<\/p>\n

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\"Aufzeichnung<\/p>\n

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Hier sehen Sie einen Computer mit einem leistungsstarken Ein- und Ausgangssystem, das FMC126P-Board und das Mezzanin AD9208-3000EBZ. Unter den Generatoren befindet sich ein 3000 MHz-Taktsignalgenerator f\u00fcr den ADC und ein 770 MHz-Generator f\u00fcr REFCLK. SMA-Verkabelungen verbinden die Generatoren und liefern das Eingangssignal.<\/p>\n

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Die Rohdatenrate vom Ausgang des ADC betr\u00e4gt, wenn man es nicht \u00fcbertreibt, 12 GB\/s von zwei Kan\u00e4len. Laut Messungen und der Angabe des Herstellers des FMC126P-Boards liegt die maximale Eingabegeschwindigkeit bei 5 GB\/s. Daher haben wir im ADC nur einen Kanal verwendet und ihn durch den im AD9208 integrierten DDC (Digital Down Converter) mit einer Dekimation von vier geleitet. So ergab sich ein Datenstrom von 3 GB\/s (Abtastrate 750 MHz, 16-Bit komplexes Signal).<\/p>\n

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Die \u00dcberpr\u00fcfung, ob das System in der Lage ist, die Z\u00e4hlerwerte aufzuzeichnen, ist sehr einfach: Man muss lediglich die klemmenden FIFO-Statusbits der FPGA \u00fcberwachen. Wenn \u00fcber Nacht kein einziges FIFO-Overflow-Ereignis aufgetreten ist, wird das Bit nicht gesetzt. Und freuen uns, dass es keine Z\u00e4hlerverluste gab. Zuvor \u00fcberpr\u00fcfen wir nat\u00fcrlich, ob die Statusbit-Erfassung funktioniert. Auch das Signalprofil wird aus der Datei eingesehen, um sicherzustellen, dass die Qualit\u00e4t des ADC-Signals der Dokumentation entspricht.<\/p>\n

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Aber welches Signal w\u00e4re w\u00fcrdig f\u00fcr so ein Eingabesystem? Nat\u00fcrlich das UWB vom Nachbartisch!<\/p>\n

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Gl\u00fccklicherweise haben wir f\u00fcr das Drohnen-Positionierungssystem eine Kanalfrequenz von 4 GHz gew\u00e4hlt. Dies entspricht den Kan\u00e4len 4 und 2 in der Terminologie von DW1000 (Abbildung 13 des Datenblatts). Wir haben eine auf dieser Frequenz integrierte Antenne auf die Platine entwickelt, oder besser gesagt, auf diesen Frequenzbereich. Es war nicht einfach, sie in einem so breiten Band abzustimmen. Aber das Ergebnis ist einfach verf\u00fchrerisch! Einige sagen, sie \u00e4hnelt einem Symbol... mit Ohren.<\/p>\n

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\"Aufzeichnung<\/p>\n

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Das 4-GHz-Signal mit einer Bandbreite von 500 MHz f\u00e4llt in das dritte Nyquist-Band und besitzt ausreichende Schutzintervalle, um ein \u00dcberlappen des Spektrums zu vermeiden. Daher haben wir das Signal vom DW1000 direkt auf den Eingang des ADC AD9208 geleitet.<\/p>\n

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Wir haben zwei Dateien erhalten: eine mit einer PRF-Frequenz von 64 MHz, die andere mit 16 MHz. Die \u00dcbertragungsrate wurde auf das Minimum f\u00fcr den DW1000 eingestellt \u2013 110 kbit\/s.<\/p>\n

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Das der erste<\/a><\/noindex> Datei, das ist der zweite<\/a><\/noindex>. Vorsicht, die Dateien sind riesig!<\/p>\n

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In der ersten Datei sehen wir Pakete mit einer Dauer von etwa 750 Abtastwerten oder 1000 Nanosekunden.<\/p>\n

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\"Aufzeichnung<\/p>\n

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In der zweiten Datei sind die Pakete viermal k\u00fcrzer.<\/p>\n

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\"Aufzeichnung<\/p>\n

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Und das entspricht vollkommen dem Standard IEEE 802.15.4-2011 hinsichtlich der physikalischen Ebene UWB:<\/p>\n

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\"Aufzeichnung<\/p>\n

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\u041c\u043e\u0434\u0443\u043b\u044f\u0446\u0438\u044f \u0432\u043d\u0443\u0442\u0440\u0438 \u043f\u0430\u043a\u0435\u0442\u0430 \u043f\u043e\u0445\u043e\u0436\u0430 \u043d\u0430 \u0444\u0430\u0437\u043e\u0432\u0443\u044e, \u0447\u0442\u043e \u0442\u043e\u0436\u0435 \u0441\u043e\u043e\u0442\u0432\u0435\u0442\u0441\u0442\u0432\u0443\u0435\u0442 \u0443\u043a\u0430\u0437\u0430\u043d\u043d\u043e\u0439 \u0432 \u0441\u0442\u0430\u043d\u0434\u0430\u0440\u0442\u0435 BPSK. \u0421\u0430\u043c \u0441\u0442\u0430\u043d\u0434\u0430\u0440\u0442 \u0432\u044b \u0441\u043c\u043e\u0436\u0435\u0442\u0435 \u043d\u0430\u0439\u0442\u0438 \u0432 \u0418\u043d\u0442\u0435\u0440\u043d\u0435\u0442\u0435, \u0438\u0449\u0438\u0442\u0435 «IEEE 802.15.4-2011».<\/p>\n

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Wenn man das Beobachtungszeitfenster etwas erweitert, sind auch Ungleichm\u00e4\u00dfigkeiten im Paketfluss sichtbar, was der Beschreibung der hybriden Modulation im IEEE 802.15.4-2011 UWB entspricht \u2013 positionsphasenmoduliert (BPM-BPSK).<\/p>\n

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\"Aufzeichnung<\/p>\n

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\"Aufzeichnung<\/p>\n

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Insgesamt finde ich den DW1000 Chip und die Modulation dieses UWB PHY erstklassig, egal was das bedeutet, auf dem Niveau des milit\u00e4rischen JTIDS. Das ist mein neues Hobby. Fortsetzung folgt!<\/p>\n

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Einerseits werden wir uns mit dem DW1000 besch\u00e4ftigen, andererseits werden wir den Standard IEEE 802.15.4 analysieren.<\/p>\n

Quelle: habr.com<\/a><\/p>","protected":false,"gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"html"}]},"excerpt":{"rendered":"

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Zuerst wendeten sich unsere guten Freunde an uns, um Software f\u00fcr die Aufzeichnung eines 500 MHz Signals zu entwickeln. Nat\u00fcrlich konnten wir nicht ablehnen. Schlie\u00dflich musste dies auf der Platine des Unternehmens \"Instrumentensysteme\" realisiert werden, das ich schon lange kenne.","canonical_url":"https:\/\/prohoster.info\/de\/blog\/administrirovanie\/zapis-sverh-shirokopolosnyh-signalov-standarta-802-15-4-uwb-na-pochti-sanktsionnoj-tehnike","robots":"max-image-preview:large","keywords":"","webmasterTools":{"miscellaneous":""},"schema":null,"og:locale":"de_DE","og:site_name":"ProHoster | \u041a\u0443\u043f\u0438\u0442\u044c \u043d\u0430\u0434\u0435\u0436\u043d\u044b\u0439 \u0445\u043e\u0441\u0442\u0438\u043d\u0433 \u0434\u043b\u044f \u0441\u0430\u0439\u0442\u043e\u0432 \u0441 \u0437\u0430\u0449\u0438\u0442\u043e\u0439 \u043e\u0442 DDoS, VPS VDS \u0441\u0435\u0440\u0432\u0435\u0440\u044b","og:type":"article","og:title":"\ud83e\udd47\u0417\u0430\u043f\u0438\u0441\u044c \u0441\u0432\u0435\u0440\u0445-\u0448\u0438\u0440\u043e\u043a\u043e\u043f\u043e\u043b\u043e\u0441\u043d\u044b\u0445 \u0441\u0438\u0433\u043d\u0430\u043b\u043e\u0432 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