C++ में SDR DVB-T2 रिसीवर

सॉफ्टवेयर डिफाइंड रेडियो धातु के काम (जो वास्तव में आपके स्वास्थ्य के लिए अच्छा है) को प्रोग्रामिंग के सिरदर्द से बदलने की एक विधि है। एसडीआर एक महान भविष्य की भविष्यवाणी करते हैं और इसका मुख्य लाभ रेडियो प्रोटोकॉल के कार्यान्वयन में प्रतिबंधों को हटाना माना जाता है। एक उदाहरण ओएफडीएम (ऑर्थोगोनल फ्रीक्वेंसी-डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग) मॉड्यूलेशन विधि है, जो केवल एसडीआर विधि द्वारा संभव बनाया गया है। लेकिन एसडीआर के पास एक और, विशुद्ध रूप से इंजीनियरिंग अवसर भी है - कम से कम प्रयास के साथ किसी भी मनमाने बिंदु पर सिग्नल को नियंत्रित करने और कल्पना करने की क्षमता।

दिलचस्प संचार मानकों में से एक स्थलीय स्थलीय टेलीविजन DVB-T2 है।
किस लिए? बेशक, आप बिना उठे ही टीवी चालू कर सकते हैं, लेकिन वहां देखने के लिए कुछ भी नहीं है और यह अब मेरी राय नहीं है, बल्कि एक चिकित्सा तथ्य है।

सचमुच, DVB-T2 को बहुत व्यापक क्षमताओं के साथ डिज़ाइन किया गया है, जिनमें शामिल हैं:

• इनडोर अनुप्रयोग
• QPSK से 256QAM तक मॉड्यूलेशन
• बैंडविड्थ 1,7 मेगाहर्ट्ज से 8 मेगाहर्ट्ज तक

मुझे एसडीआर सिद्धांत का उपयोग करके डिजिटल टेलीविजन प्राप्त करने का अनुभव है। DVB-T मानक सुप्रसिद्ध GNURadio परियोजना में है। DVB-T2 मानक के लिए एक gr-dvbs2rx ब्लॉक है (सभी समान GNURadio के लिए), लेकिन इसके लिए प्रारंभिक सिग्नल सिंक्रनाइज़ेशन की आवश्यकता होती है और यह प्रेरणादायक है (रॉन इकोनोमोस के लिए विशेष धन्यवाद)।

हमारे पास क्या है।

एक ETSI EN 302 755 मानक है जो ट्रांसमिशन का विवरण देता है, लेकिन रिसेप्शन का नहीं।

सिग्नल 9,14285714285714285714 मेगाहर्ट्ज की नमूना आवृत्ति के साथ ऑन एयर है, जो 32768 मेगाहर्ट्ज के बैंड में 8 वाहकों के साथ सीओएफडीएम द्वारा संशोधित है।

प्रत्यक्ष धारा (डीसी) ऑफसेट और स्थानीय थरथरानवाला के "रिसाव" से छुटकारा पाने के लिए, ऐसे संकेतों को दोगुनी नमूना आवृत्ति (ताकि कुछ भी न खोएं) और मध्यवर्ती आवृत्ति पर अधिक बैंडविड्थ (सुपरहेटरोडाइन रिसेप्शन) के साथ प्राप्त करने की सिफारिश की जाती है। (एलओ) रिसीवर इनपुट के लिए। इन शर्तों को पूरा करने वाले उपकरण महज जिज्ञासा के लिए बहुत महंगे हैं।

समान विशेषताओं वाले 10Msps 10bit या AirSpy के साथ SdrPlay बहुत सस्ता है। यहां नमूना आवृत्ति को दोगुना करने का कोई सवाल ही नहीं है और रिसेप्शन केवल प्रत्यक्ष रूपांतरण (शून्य IF) के साथ किया जा सकता है। इसलिए (वित्तीय कारणों से) हम न्यूनतम हार्डवेयर रूपांतरण के साथ "शुद्ध" एसडीआर के अनुयायियों की ओर जा रहे हैं।

दो समस्याओं का समाधान करना आवश्यक था:

1. तादात्म्य। सटीक चरण-सटीक आरएफ विचलन और नमूना आवृत्ति विचलन का पता लगाएं।
2. DVB-T2 मानक को पीछे की ओर पुनः लिखें।

दूसरे कार्य के लिए बहुत अधिक कोड की आवश्यकता होती है, लेकिन इसे दृढ़ता से हल किया जा सकता है और परीक्षण संकेतों का उपयोग करके आसानी से सत्यापित किया जा सकता है।

परीक्षण सिग्नल बीबीसी सर्वर ftp://ftp.kw.bbc.co.uk/t2refs/ पर विस्तृत निर्देशों के साथ उपलब्ध हैं।

पहली समस्या का समाधान एसडीआर डिवाइस की विशेषताओं और इसकी नियंत्रण क्षमताओं पर अत्यधिक निर्भर है। अनुशंसित आवृत्ति नियंत्रण फ़ंक्शंस का उपयोग करना, जैसा कि वे कहते हैं, सफल नहीं था, लेकिन उन्हें पढ़ने में बहुत अनुभव मिला। दस्तावेज़ीकरण, प्रोग्रामिंग, टीवी श्रृंखला देखना, दार्शनिक प्रश्नों को हल करना..., संक्षेप में, परियोजना को छोड़ना संभव नहीं था।

"शुद्ध एसडीआर" में विश्वास और मजबूत हुआ है।

हम सिग्नल को वैसे ही लेते हैं जैसे वह है, इसे लगभग एक एनालॉग में प्रक्षेपित करते हैं और एक अलग सिग्नल निकालते हैं, लेकिन वास्तविक के समान।

तुल्यकालन ब्लॉक आरेख:

यहां सब कुछ पाठ्यपुस्तक के अनुसार है। आगे थोड़ा और जटिल है. विचलन की गणना करने की आवश्यकता है. विभिन्न तरीकों के फायदे और नुकसान की तुलना करने वाला बहुत सारा साहित्य और शोध लेख मौजूद हैं। क्लासिक्स से - यह "माइकल स्पेथ, स्टीफन फेचटेल, गुन्नार फॉक, हेनरिक मेयर, ओएफडीएम-आधारित ब्रॉडबैंड ट्रांसमिशन के लिए इष्टतम रिसीवर डिजाइन - भाग I और II है।" लेकिन मैं एक भी ऐसे इंजीनियर से नहीं मिला जो गिनना जानता हो और गिनती करना चाहता हो, इसलिए इंजीनियरिंग दृष्टिकोण का उपयोग किया गया। उसी सिंक्रनाइज़ेशन विधि का उपयोग करके, परीक्षण सिग्नल में डिट्यूनिंग पेश की गई थी। ज्ञात विचलनों के साथ विभिन्न मेट्रिक्स की तुलना करके (उन्होंने स्वयं उनका परिचय दिया), प्रदर्शन और कार्यान्वयन में आसानी के लिए सर्वश्रेष्ठ मेट्रिक्स का चयन किया गया। रिसेप्शन आवृत्ति विचलन की गणना गार्ड अंतराल और उसके दोहराए जाने वाले भाग की तुलना करके की जाती है। प्राप्त आवृत्ति के चरण और नमूना आवृत्ति का अनुमान पायलट संकेतों के चरण विचलन से लगाया जाता है और इसका उपयोग ओएफडीएम सिग्नल के एक सरल, रैखिक तुल्यकारक में भी किया जाता है।

तुल्यकारक विशेषता:

और यह सब अच्छी तरह से काम करता है यदि आप जानते हैं कि DVB-T2 फ्रेम कब शुरू होता है। ऐसा करने के लिए, प्रस्तावना प्रतीक P1 को सिग्नल में प्रसारित किया जाता है। पी1 प्रतीक का पता लगाने और डिकोड करने की विधि तकनीकी विशिष्टता ईटीएसआई टीएस 102 831 में वर्णित है (रिसेप्शन के लिए कई उपयोगी सिफारिशें भी हैं)।

P1 सिग्नल का स्वत:सहसंबंध (फ़्रेम की शुरुआत में उच्चतम बिंदु):

पहली तस्वीर (चलती छवि आने में केवल छह महीने बचे हैं...):

और यहीं पर हम सीखते हैं कि आईक्यू असंतुलन, डीसी ऑफसेट और एलओ लीकेज क्या हैं। एक नियम के रूप में, प्रत्यक्ष रूपांतरण के लिए विशिष्ट इन विकृतियों के लिए मुआवजा एसडीआर डिवाइस ड्राइवर में लागू किया जाता है। इसलिए, यह समझने में काफी समय लगा: मैत्रीपूर्ण QAM64 तारामंडल से सितारों को बाहर निकालना क्षतिपूर्ति कार्यों का कार्य है। मुझे सब कुछ बंद करना पड़ा और अपनी बाइक लिखनी पड़ी।

और फिर चित्र चला गया:

DVB-T64 मानक में विशिष्ट तारामंडल रोटेशन के साथ QAM2 मॉड्यूलेशन:

संक्षेप में, यह कीमा बनाया हुआ मांस को मांस की चक्की के माध्यम से वापस पारित करने का परिणाम है। मानक चार प्रकार के मिश्रण का प्रावधान करता है:

• बिट इंटरलीविंग
• सेल इंटरलीविंग (कोडिंग ब्लॉक में कोशिकाओं को मिलाना)
• टाइम इंटरलीविंग (यह एन्कोडिंग ब्लॉक के समूह में भी है)
• फ़्रीक्वेंसी इंटरलीविंग (ओएफडीएम प्रतीक में फ़्रीक्वेंसी मिश्रण)

परिणामस्वरूप, हमारे पास इनपुट पर निम्नलिखित संकेत हैं:

यह सब एन्कोडेड सिग्नल की शोर प्रतिरक्षा के लिए संघर्ष है।

संपूर्ण

अब हम न केवल सिग्नल और उसका आकार देख सकते हैं, बल्कि सेवा संबंधी जानकारी भी देख सकते हैं।
यहां दो मल्टीप्लेक्स ऑन एयर हैं। प्रत्येक में दो भौतिक चैनल (पीएलपी) हैं।

पहले मल्टीप्लेक्स में एक विचित्रता देखी गई - पहले पीएलपी को "मल्टीपल" लेबल किया गया है, जो तर्कसंगत है, क्योंकि मल्टीप्लेक्स में एक से अधिक हैं, और दूसरे पीएलपी को "सिंगल" लेबल किया गया है और यह एक प्रश्न है।
दूसरे मल्टीप्लेक्स में दूसरी विचित्रता और भी दिलचस्प है - सभी प्रोग्राम पहले पीएलपी में हैं, लेकिन दूसरे पीएलपी में कम गति पर अज्ञात प्रकृति का सिग्नल है। कम से कम वीएलसी प्लेयर, जो लगभग पचास वीडियो प्रारूपों और उतनी ही मात्रा में ऑडियो को समझता है, इसे नहीं पहचानता है।

प्रोजेक्ट स्वयं यहां पाया जा सकता है.

यह प्रोजेक्ट SdrPlay (और अब AirSpy.) का उपयोग करके DVB-T2 को डिकोड करने की संभावना निर्धारित करने के लक्ष्य के साथ बनाया गया था, इसलिए यह एक अल्फा संस्करण भी नहीं है।

PS जब मैं कठिनाई से लेख लिख रहा था, मैं प्लूटोएसडीआर को परियोजना में एकीकृत करने में कामयाब रहा।

कोई तुरंत कहेगा कि USB6 आउटपुट पर IQ सिग्नल के लिए केवल 2.0Msps है, लेकिन आपको कम से कम 9,2Msps की आवश्यकता है, लेकिन यह एक अलग विषय है।

स्रोत: www.habr.com