લગભગ મંજૂર સાધનો પર અલ્ટ્રા-વાઇડબેન્ડ 802.15.4 UWB સિગ્નલનું રેકોર્ડિંગ

તાજેતરમાં, અમારી પ્રયોગશાળામાં બે સંપૂર્ણપણે અલગ વિશ્વ એકસાથે આવ્યા: સસ્તા રેડિયો ટ્રાન્સસીવરોની દુનિયા અને મોંઘી બ્રોડબેન્ડ રેડિયો સિગ્નલ રેકોર્ડિંગ સિસ્ટમ્સની દુનિયા.

પ્રથમ, અમારા સારા મિત્રોએ 500 MHz બેન્ડ સાથે સિગ્નલ રેકોર્ડ કરવા માટે સોફ્ટવેર બનાવવા માટે અમારો સંપર્ક કર્યો. અમે, અલબત્ત, ના પાડી શક્યા નહીં. છેવટે, "ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટલ સિસ્ટમ્સ" કંપનીના બોર્ડ પર આ કરવું જરૂરી હતું, જેને હું લાંબા સમયથી જાણું છું. મારી એન્જિનિયરિંગ કારકિર્દીની શરૂઆતમાં, મારે તેમના હાર્ડવેર અને સોફ્ટવેર સાથે કામ કરવું પડ્યું.

અને પછી મારો પ્રિય મિત્ર આવ્યો મિક્કાબ થી ડ્રોન શો અને જીપીએસ વિના ડ્રોન માટે પોઝિશનિંગ સિસ્ટમ બનાવવાનું કહ્યું. તે કહે છે કે, શોને ઘરની અંદર શરૂ કરવો જરૂરી છે. અને આ દિવસોમાં શેરીમાં, તમે ખરેખર અવિશ્વસનીય GPS પર ઘણા મિલિયન ડોલર આકાશમાં લોન્ચ કરવા માંગતા નથી. શનિ સંશોધક હસ્તક્ષેપ અને સ્પૂફિંગ સમૃદ્ધ છે.

એક કિલોમીટર સુધીના ઝોનમાં દસ સેન્ટિમીટર કરતાં વધુ સારી સચોટતા સાથે ઉપગ્રહ વિનાની સ્થિતિ માટે, મને UWB તકનીક સિવાય બીજું કંઈ મળ્યું નથી. ડેકાવેવ લાંબા સમયથી બજારમાં છે, તેના આધારે DW1000 ચિપ અને મોડ્યુલોનું ઉત્પાદન કરે છે. ચિપ એ IEEE 802.15.4-2011 સ્ટાન્ડર્ડનું UWB ટ્રાન્સસીવર છે. માર્ગ દ્વારા, વસ્તુ અનન્ય છે, ડબલ અથવા તો ટ્રિપલ બોટમ સાથે. હું આશા રાખું છું કે અમે આગામી થોડા વર્ષોમાં તેની ઊંડાઈને પ્લમ્બ કરી શકીશું અને તેના વિશે લખી શકીશું. તમે ચોક્કસપણે તે પહેલાં કરી શકશો નહીં.

પરંતુ આજે આપણે પોઝિશનિંગ વિશે વાત નથી કરી રહ્યા; અમે તેના વિશે આગામી શ્રેણીમાં વાત કરીશું.

આજે આપણે DW1000 સિગ્નલ રેકોર્ડ કરી રહ્યા છીએ. અને આ સિગ્નલની બેન્ડવિડ્થ વધુ કે ઓછી નથી, પરંતુ 1000 અથવા 500 MHz છે, જે ચેનલ નંબર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. "સંપૂર્ણપણે અકસ્માત દ્વારા" આગળના ટેબલ પર સર્કિટ બોર્ડ સાથેનું કમ્પ્યુટર હતું FMC126P FMC મેઝેનાઇન સાથે "ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટલ સિસ્ટમ્સ" માંથી AD9208-3000EBZ એનાલોગ ઉપકરણોમાંથી.

અહીં "ફરિયાદી માટે" એ નોંધવું જોઈએ કે AD9208 ADC એ આજે ​​મંજૂર ટેકનોલોજી છે. તમે તેને રશિયામાં કાયદેસર રીતે ખરીદી શકતા નથી, જો કે કેટલીકવાર તમે ખરેખર ઇચ્છો છો. પરંતુ આ વિશિષ્ટ મોડ્યુલ ખૂબ લાંબા સમય પહેલા ખરીદવામાં આવ્યું હતું, જ્યારે હજી સુધી કોઈ પ્રતિબંધો નહોતા. તે બાળકના આત્માની જેમ શુદ્ધ છે. મને આશા છે કે આ કબૂલાત કેસ સાથે દાખલ કરવામાં આવશે અને પ્રતિવાદીને જમા કરવામાં આવશે.

અમે હમણાં કમ્પ્યુટર મેમરીમાં રીડિંગ્સના સ્ટ્રીમને રેકોર્ડ કરવા માટે સોફ્ટવેર વિકસાવવાની વિગતોમાં જઈશું નહીં. કમનસીબે, અમે હજુ સુધી એપ્લિકેશન માટે સોર્સ કોડ પ્રકાશિત કરી શકતા નથી. Linuxપરંતુ અમે આગલી વખતે આ માટે પરવાનગી મેળવવાની આશા રાખીએ છીએ. એ નોંધવું યોગ્ય છે કે ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટેડ સિસ્ટમ્સ દ્વારા પૂરા પાડવામાં આવેલા સોફ્ટવેર વિકાસ સાથે પણ તે સરળ નહોતું. ADC પોતે અને JESD204B ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ કરીને તેની ક્લોકિંગ અને સેમ્પલ આઉટપુટ સિસ્ટમ સમજવામાં ખૂબ જટિલ છે, અને AD મોડ્યુલને હાર્ડવેર પેચની પણ જરૂર હતી. ઇનપુટ સિસ્ટમ માટે REFCLK સિગ્નલ આવશ્યક છે, પરંતુ મોડ્યુલ પર, તે FMC કનેક્ટરના ખોટા પિન સાથે જોડાયેલું હતું અને પરિણામે, FPGA ના સાચા પિન સુધી પહોંચી રહ્યું ન હતું. એક પેચ લાગુ કરવો પડ્યો હતો, જે તમે નીચેના ફોટામાં જોઈ શકો છો - બે લાલ વાયર. અલબત્ત, શંકા હતી કે આ કામ કરશે. ઘડિયાળ સિગ્નલ ફ્રીક્વન્સી ઊંચી છે - 375 MHz - અને પેચ ભયંકર છે. પરંતુ સિસ્ટમ સામનો કરવામાં સફળ રહી.

આખું રસોડું આના જેવું લાગે છે.

અહીં તમે સારી I/O સિસ્ટમ, FMC126P બોર્ડ અને AD9208-3000EBZ મેઝેનાઇન સાથેનું કમ્પ્યુટર જોઈ શકો છો. જનરેટર્સમાં: ADCને ઘડિયાળ માટે 3000 MHz જનરેટર, REFCLK માટે 770 MHz જનરેટર. SMA કનેક્ટર્સ સાથેના કેબલ્સ જનરેટરને જોડે છે અને ઇનપુટ સિગ્નલ પ્રદાન કરે છે.

ADC આઉટપુટમાંથી કાચો ડેટા સ્પીડ, જો તમે વિગતમાં ન જાઓ, તો બે ચેનલોમાંથી 12 GB/s છે. માપન અનુસાર અને FMC126P બોર્ડની ઉત્પાદકની ઘોષણા અનુસાર, મહત્તમ ઇનપુટ ઝડપ 5 GB/s છે. તેથી, અમે ADCમાં માત્ર એક જ ચેનલનો ઉપયોગ કર્યો અને તેને AD9208 માં બનેલ DDC (ડિજિટલ ડાઉન કન્વર્ટર) દ્વારા ચાર બાય ડેસિમેશન સાથે પસાર કર્યો. આમ, ડેટા ફ્લો 3 GB/s હતો (સેમ્પલિંગ ફ્રીક્વન્સી 750 MHz, 16-bit જટિલ સિગ્નલ).

સિસ્ટમ પાસે નમૂનાઓ રેકોર્ડ કરવા માટે સમય છે તે તપાસવું ખૂબ જ સરળ છે: તમારે ફક્ત FPGA FIFO સ્થિતિના સ્ટીકી બિટ્સનું નિરીક્ષણ કરવાની જરૂર છે. જો રાતોરાત કોઈ FIFO ઓવરફ્લો ઇવેન્ટ્સ ન હોય, તો બીટ સેટ કરવામાં આવશે નહીં. અને અમે ખુશીથી કહીએ છીએ કે વાંચનમાં કોઈ ખોટ નથી. અમે સૌપ્રથમ તપાસીએ છીએ, અલબત્ત, લેચિંગ સ્ટેટસ બિટ્સ કામ કરી રહ્યા છે. ADC સિગ્નલની ગુણવત્તા દસ્તાવેજીકરણને અનુરૂપ છે તેની ખાતરી કરવા માટે અમે ફાઇલમાંથી સિગ્નલનો આકાર પણ જોઈએ છીએ.

પરંતુ આવા ઇનપુટ સિસ્ટમ માટે કયા પ્રકારનું સિગ્નલ લાયક હશે? અલબત્ત આગામી કોષ્ટકમાંથી UWB!

સદનસીબે, અમે ડ્રોન પોઝિશનિંગ સિસ્ટમ માટે 4 GHz ચેનલ ફ્રીક્વન્સી પસંદ કરી છે. આ DW4 પરિભાષામાં ચેનલો 2 અને 1000 ને અનુરૂપ છે (ડેટાશીટની આકૃતિ 13). અમે આ આવર્તન માટે, અથવા, વધુ સારી રીતે કહીએ તો, આ શ્રેણી માટે બોર્ડમાં એક એન્ટેના બનાવેલ છે. આટલા વિશાળ બેન્ડ પર તેને સંકલન કરવું સરળ ન હતું. પણ વાત કામુક નીકળી! કેટલાક કહે છે કે તે કાન સાથે... પ્રતીક જેવું લાગે છે.

4 MHz બેન્ડવિડ્થ સાથેનો 500 GHz સિગ્નલ ત્રીજા Nyquist બેન્ડમાં આવે છે અને એલિયાસિંગ ટાળવા માટે પૂરતા ગાર્ડ અંતરાલ ધરાવે છે. તેથી, અમે DW1000 સિગ્નલને AD9208 ADC ઇનપુટ સાથે સીધું જ કનેક્ટ કર્યું છે.

અમને બે ફાઇલો મળી છે: એક 64 MHz ની PRF આવર્તન સાથે, બીજી - 16 MHz. ટ્રાન્સમિશન ઝડપ DW1000 - 110 kbit/s માટે ન્યૂનતમ પર સેટ કરવામાં આવી હતી.

આ первый ફાઇલ, આ બીજા. સાવચેત રહો, ફાઇલો વિશાળ છે!

પ્રથમ ફાઈલમાં આપણે લગભગ 750 નમૂનાઓ અથવા 1000 નેનોસેકન્ડ સુધી ચાલતા પેકેટો જોઈએ છીએ.

બીજી ફાઇલમાં, પેકેટો ચાર ગણા ટૂંકા હોય છે.

અને આ UWB ભૌતિક સ્તરના સંદર્ભમાં IEEE 802.15.4-2011 ધોરણ સાથે સંપૂર્ણપણે સુસંગત છે:

પેકેટની અંદરનું મોડ્યુલેશન ફેઝ મોડ્યુલેશન જેવું જ છે, જે BPSK સ્ટાન્ડર્ડમાં નિર્દિષ્ટ કરેલાને પણ અનુરૂપ છે. તમે ઈન્ટરનેટ પર જ સ્ટાન્ડર્ડ શોધી શકો છો, “IEEE 802.15.4-2011” માટે જુઓ.

જો તમે અવલોકન સમયની વિન્ડોને સહેજ વિસ્તૃત કરો છો, તો તમે પેકેટોની અસમાનતા પણ જોઈ શકો છો, જે હાઇબ્રિડ મોડ્યુલેશન IEEE 802.15.4-2011 UWB - પોઝિશન-ફેઝ (BPM-BPSK) ના વર્ણનને અનુરૂપ છે.

સામાન્ય રીતે, મને DW1000 ચિપ અને આ UWB PHY નું મોડ્યુલેશન બોમ્બ જેવું લાગે છે, તેનો અર્થ ગમે તે હોય, વસ્તુ, લશ્કરી JTIDS ના સ્તરે. આ મારો નવો શોખ છે. ચાલુ રહી શકાય!

એક તરફ, અમે DW1000 ખોદીશું, બીજી તરફ, અમે IEEE 802.15.4 ધોરણ સાથે વ્યવહાર કરીશું.

સોર્સ: www.habr.com