Softverski definirani radio (SDR) predstavlja metodu zamjene fizičkog rada metalom (što, u osnovi, povoljno utječe na zdravlje) s glavoboljom programiranja. SDR-u predviđa sjajnu budućnost, a glavna prednost leži u uklanjanju ograničenja u implementaciji radio protokola. Primjer je metoda modulacije OFDM (ortogonalna višekanalna modulacija), koja je postala moguća samo metodom SDR. No, SDR nudi još jednu, čisto inženjersku mogućnost — kontrolu i vizualizaciju signala na bilo kojoj proizvoljnoj točki uz minimalan napor.
Jedan od zanimljivih komunikacijskih standarda je zemaljska eterska televizija DVB-T2.
Zašto? Naravno, možete jednostavno ležeći uključiti televizor, ali zapravo nema ništa za gledati, a to nije samo moje mišljenje, već i medicinska činjenica.
A ozbiljno, DVB-T2 je razvijen s vrlo širokim mogućnostima, uključujući:
- unutarnju primjenu
- modulaciju od QPSK do 256QAM
- propusnost od 1,7MHz do 8MHz
Postoji iskustvo prijema digitalne televizije prema principu SDR. Standard DVB-T prisutan je u poznatom projektu GNURadio. Tu je i blok gr-dvbs2rx za standard DVB-T2 (sve za GNURadio), ali koji zahtijeva prethodnu sinkronizaciju signala i inspirira (određeno hvala Ronu Economosu).
Što imamo.
Postoji standard ETSI EN 302 755 koji detaljno opisuje prijenos, ali ne i prijem.
Signal u eteru je s uzorkovnom frekvencijom 9,14285714285714285714 MHz, moduliran COFDM s 32768 nositelja, u opsegu od 8 MHz.
Preporučuje se prijem takvih signala s udvostručenom uzorkovnom frekvencijom (da se ne izgubi ništa) i na međufrekvenciji koja je veća od propusnosti (superheterodinski prijem), kako bi se riješili problemi s pomakom istosmjernog napona (DC) i „prikazivanjem” lokalnog generatora (LO) na ulazu prijemnika. Uređaji koji zadovoljavaju ove uvjete su preskupi za jednostavnu radoznalost.
SdrPlay s 10Msps 10bit ili AirSpy sa sličnim karakteristikama su znatno jeftiniji. Ovdje se ne radi o udvostručenoj uzorkovnoj frekvenciji i prijem se može obavljati samo s izravnom konverzijom (Zero IF). Stoga (iz financijskih razloga) prelazimo na stranu pobornika „čistog” SDR-a s minimalnom hardverskom konverzijom.
Bilo je potrebno riješiti dva zadatka:
- Sinkronizacija. Utvrditi točno odstupanje radiofrekvencije do faze i odstupanje uzorkovne frekvencije.
- Prepisati standard DVB-T2 unazad.
Drugi zadatak zahtijeva puno više koda, ali je rješiv strpljivošću i lako se može provjeriti testnim signalima.
Testni signali dostupni su na serveru BBC ftp://ftp.kw.bbc.co.uk/t2refs/ s detaljnim uputama.
Rješenje prvog zadatka uvelike ovisi o karakteristikama SDR uređaja i mogućnostima upravljanja. Korištenje preporučenih funkcija upravljanja frekvencijom, kako se kaže, nije bilo uspješno, ali je donijelo mnogo iskustva u čitanju tehničke dokumentacije, programiranju, gledanju serija, rješavanju filozofskih pitanja… Ukratko, nije bilo moguće odustati od projekta.
Vjera u "pure SDR" samo je ojačala.
Primamo signal kakav jest, interpoliramo ga gotovo do analoga i uzimamo već diskretni, ali nalik pravom.
Blok dijagram sinkronizacije:
Ovdje sve ide po udžbeniku. Dalje je malo složenije. Potrebno je odrediti odstupanja. Ima puno literature i istraživačkih članaka koji upoređuju prednosti i nedostatke različitih metoda. Od klasike, to je „Michael Speth, Stefan Fechtel, Gunnar Fock, Heinrich Meyr, Optimum Receiver Design for OFDM-Based Broadband Transmission – Part I i II“. Međutim, nisam sreo nijednog inženjera koji zna i želi računati, stoga je primijenjen inženjerski pristup. Istim metodom sinkronizacije uvedene su smetnje u testni signal. Usporedbom različitih metrika s poznatim odstupanjima (sam sam ih unosio) odabrane su najbolje za izvedbu i jednostavnost implementacije. Odstupanje prijemne frekvencije računa se usporedbom zaštitnog intervala i njegove ponavljajuće komponente. Faza prijemne frekvencije i frekvencija uzorkovanja procjenjuju se prema odstupanju faza pilot signala, a to se također koristi u jednostavnom, linearnom ekvalajzeru OFDM signala.
Karakteristika ekvalajzera:
I sve to dobro funkcionira ako znate kada počinje okvir DVB-T2. U tu svrhu se u signalu prenosi simbol preambule P1. Način otkrivanja i dekodiranja simbola P1 opisan je u Tehničkoj specifikaciji ETSI TS 102 831 (tamo su također mnoge korisne preporuke za prijem).
Autokorelacija signala P1 (najviša točka početka okvira):
Prva slika (ostalo je samo šest mjeseci do pokretnog prikaza…):
I upravo ovdje saznajemo što je IQ imbalance, DC offset i curenje LO. Obično je kompenzacija ovih specifičnih izobličenja za direktnu konverziju implementirana u drajveru SDR uređaja. Zato je prošlo puno vremena da se shvati: izbacivanje zvjezdica iz skladnog sazviježđa QAM64 – to je posao kompenzacijskih funkcija. Morali smo sve isključiti i napisati svoj vlastiti softver.
I slika se počela pomjerati:
Modulacija QAM64 sa specifičnim okretanjem sazviježđa prema DVB-T2 standardu:
Ukratko, to je rezultat ponovnog prolaska mljevenog mesa kroz mljevenje. Standard predviđa četiri vrste miješanja:
- bit interleaving (bitovno miješanje sa uvijanjem stupaca)
- cell interleaving (miješanje ćelija u kodnom bloku)
- time interleaving (isto u grupi kodnih blokova)
- frequency interleaving (miješanje frekvencija u OFDM simbolu)
Na ulazu imamo ovakav signal:
Sve to je borba za otpornost na smetnje kodiranog signala.
Zaključak
Sada možemo vidjeti ne samo sam signal i njegov oblik, već i pomoćne informacije.
U eteru su dva multiplexa. U svakom su dva fizička kanala (PLP).
Jedna čudnost zapažena je u prvom multiplexu – prvi PLP ima oznaku "multiple", što je logično, jer nije sam u multiplexu, dok drugi PLP ima oznaku "single" i to je pitanje.
Još je zanimljivija druga čudnost u drugom multiplexu – svi programi su u prvom PLP-u, a u drugom PLP-u na tihoj brzini prisutan je signal nepoznate prirode. Barely, VLC plejer, koji razumije oko pedeset video formata i toliko audio, ne prepoznaje ga.
.
Projekt je napravljen s ciljem da se utvrdi mogućnost dekodiranja DVB-T2 pomoću SdrPlay (a sada već i AirSpy), tako da ovo ni nije alfa verzija.
P.S. Dok je članak teško bio napisan, uspjelo se dodati u projekt PlutoSDR.
Neki će odmah reći da ima samo 6Msps za IQ signal na izlazu USB2.0, a potrebno je najmanje 9,2Msps, ali to je već posebna tema.
Izvor: habr.com
