👨🏻‍💼 🤴🏻 🔢 सॉफ्टवेयर डिफाइंड रेडियो - यह कैसे काम करता है? भाग 7 ⏰ 🤦🏾 😁

हाय, हैब्र।

जीएनयू रेडियो को हस्तांतरण के बारे में पिछले भाग में, सवाल पूछा गया था कि क्या एसडीआर का उपयोग करके लोरा प्रोटोकॉल (कम-शक्ति उपकरणों के लिए डेटा हस्तांतरण) को डिकोड करना संभव है। यह विषय मुझे दिलचस्प लगा, खासकर जब से लोरा संकेत स्वयं असामान्य है - तथाकथित चिर स्प्रेड स्पेक्ट्रम मॉड्यूलेशन, या "चिरप मॉड्यूलेशन"।

यह कैसे काम करता है, कट के नीचे जारी रहा।

वैसे, चिरप मॉड्यूलेशन का शाब्दिक अनुवाद "ट्वीट मॉड्यूलेशन" की तरह लग रहा होगा, लेकिन यह पूरी तरह से वास्तविक लगता है, इसलिए मैं सरल शब्द "चिरप" छोड़ दूंगा (जैसा कि टिप्पणियों में सुझाव दिया गया है, रूसी में इसे रैखिक-आवृत्ति मॉडुलन कहा जाता है )।

लोरा मॉड्यूलेशन

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, लोरा को प्रेषित करते समय, "चिरप्स" का उपयोग करके एक मॉड्यूलेशन विधि का उपयोग किया जाता है, जिस तरह से सेमटेक द्वारा पेटेंट किया जाता है। यदि कोई सूत्र के साथ कार्यान्वयन विवरण चाहता है, तो आप पीडीएफ को सेमीटेक वेबसाइट पर या यहां पढ़ सकते हैं, लेकिन यदि यह बहुत अशिष्ट है, तो एक "चिरप" एक आवृत्ति परिवर्तन है, और बिट स्ट्रीम ऐसे परिवर्तनों से एन्कोडेड है, जैसा कि ऊपर चित्र में दिखाया गया है। लोरा में सिग्नल पैरामीटर एसएफ (प्रसार कारक - वास्तव में, एक "चिरप" की अवधि) और बैंडविड्थ - ट्रांसमिशन बैंडविड्थ है। SF पैरामीटर को पूर्वनिर्धारित SF7 मानों द्वारा निर्धारित किया जाता है - SF12, जहां 7 सबसे तेज है और 12 सबसे धीमा मोड है (उदाहरण के लिए, आप अनुसंधानगेट के साथ चहकने की विभिन्न गति के चित्रण के साथ एक तस्वीर देख सकते हैं)।

जाहिर है, "चिरप" की लंबाई और बैंड जितना चौड़ा होगा, उतना ही आप ट्रांसमिशन की गति प्राप्त कर सकते हैं। यह सब इस तरह से एक तालिका से जुड़ा है:

सीमा और शोर प्रतिरोधक क्षमता के दृष्टिकोण से, धीरे-धीरे और दुखद रूप से संचारित करना लाभप्रद है, लेकिन सबसे पहले, हम गति खो देते हैं, दूसरे, हम समय में खो देते हैं, और लोरा के नियमों के अनुसार, डिवाइस 1% से अधिक समय संचारित कर सकता है ताकि दूसरों को परेशान न करें। उपकरणों। तो कम-शक्ति वाले उपकरणों के लिए इष्टतम संचरण गति का चुनाव भी आसान काम नहीं है।

एक सामान्य सिद्धांत के साथ, मुझे उम्मीद है कि यह स्पष्ट है, अब एसडीआर और डिकोडिंग पर चलते हैं।

लोहा

परीक्षण के लिए, मैंने LoRa क्लिक RN2483 और Arduino M0 का उपयोग किया, केवल इसलिए कि वे उपलब्ध थे।

यह प्रोटोटाइप के लिए एक काफी सुविधाजनक रूप कारक है, जैसा कि यह आपको आसानी से एक दूसरे के साथ सोल्डरिंग के बिना बोर्ड को बदलने की अनुमति देता है (इस प्रारूप में, जिसे मिक्रोबस कहा जाता है, कई अलग-अलग परिधीय उपलब्ध हैं)।

ड्रॉफ्ट कोड, उत्पादन के बहाने नहीं, स्पॉइलर के तहत जोड़ा गया है। मान "1234" एक परीक्षण के रूप में पारित किया गया है।

rn2483_tx.ino

// RN2483 Modem and LoRa Click test TX. Tested with Arduino M0 int reset = A2; int rts = 9; // CS int cts = 3; // INT // the setup routine runs once when you press reset: void setup() { Serial1.begin(57600); // Serial port to radio // output LED pin pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT); pinMode(cts, INPUT); pinMode(rts, OUTPUT); digitalWrite(rts, HIGH); // Reset rn2483 pinMode(reset, OUTPUT); digitalWrite(reset, LOW); delay(100); digitalWrite(reset, HIGH); delay(100); sendCommand("sys get ver\r\n"); sendCommand("sys get hweui\r\n"); sendCommand("mac pause\r\n"); sendCommand("radio set mod lora\r\n"); sendCommand("radio set pwr -3\r\n"); // the transceiver output power, from -3 to 15 sendCommand("radio set sf sf8\r\n"); // sf7..sf12, sf7 the fastest spreading factor but gives the shortest range // sendCommand("mac set dr 0\r\n"); // data rate: 0-4, 4 faster sendCommand("radio set freq 869100000\r\n"); // sendCommand("radio set afcbw 41.7\r\n"); sendCommand("radio set rxbw 125\r\n"); // sendCommand("radio set prlen 8\r\n"); sendCommand("radio set crc on\r\n"); // sendCommand("radio set iqi off\r\n"); sendCommand("radio set cr 4/8\r\n"); // sendCommand("radio set wdt 60000\r\n"); // disable for continuous reception // sendCommand("radio set sync 12\r\n"); sendCommand("radio set bw 125\r\n"); } void sendCommand(const char *cmd) { Serial1.print(cmd); String incoming = Serial1.readString(); // SerialUSB.print(cmd); // SerialUSB.println(incoming); } // the loop routine runs over and over again forever: void loop() { char data[64] = {0}; // hexadecimal value representing the data to be transmitted, from 0 to 255 bytes for LoRa modulation and from 0 to 64 bytes for FSK modulation. sprintf(data, "radio tx 1234\r\n"); sendCommand(data); if (msg_num > 10000) msg_num=0; digitalWrite(LED_BUILTIN, 1); delay(400); digitalWrite(LED_BUILTIN, 0); delay(600); }

वैसे, RN2483 के लिए अधिकतम घोषित ट्रांसमिशन रेंज 15 किमी तक है, व्यवहार में, एक-कहानी वाली इमारत की उपस्थिति में, संकेत पहले से ही 1 किमी के लिए गायब हो जाता है, और शहरी "एन्थिल्स" में 100 मीटर से अधिक नहीं हो सकता है।

हम मॉडेम शुरू करते हैं, और डिकोडिंग के लिए आगे बढ़ते हैं।

डिकोडिंग

जीएनयू रेडियो में स्वयं लोरा समर्थन नहीं है, इसलिए आपको तीसरे पक्ष के घटकों का उपयोग करना होगा। उनमें से केवल दो थे, और दुर्भाग्य से, दोनों लेखकों ने नाम में कोई कल्पना नहीं दिखाई, और उन्होंने उन्हें बिल्कुल वैसा ही कहा - जीआर-लोरा ( https://github.com/rpp0/gr-lora और https://github.com/ बैस्टिल.सर्च / जीआर-लोरा क्रमशः)। दुर्भाग्य से, क्योंकि जीएनयू रेडियो में दोनों घटक एक साथ नहीं हो सकते हैं, एक घटक का इंस्टॉलर दूसरे की फाइलों को ओवरराइट कर देता है।

rpp0 / जीआर-लोरा

आप डिकोडर स्रोतों को गितुब से डाउनलोड कर सकते हैं, विधानसभा मानक है और कठिनाइयों का कारण नहीं है:

 git clone https://github.com/rpp0/gr-lora.git cd gr-lora mkdir build cd build cmake .. make && sudo make install && sudo ldconfig

स्थापना के बाद, जीएनयू रेडियो में अतिरिक्त ब्लॉक दिखाई देते हैं, जिसमें से डिकोडर को इकट्ठा करना आसान है। डिकोडर के मापदंडों के रूप में, आपको ट्रांसमिशन बैंडविड्थ, स्प्रेडिंग फैक्टर, एसडीआर की केंद्र आवृत्ति और रिसेप्शन आवृत्ति को निर्दिष्ट करना होगा।

जीएनयू रेडियो में इकाइयों को मानकीकृत किया जाता है ताकि आरटीएल-एसडीआर जैसे किसी भी रिसीवर का उपयोग किया जा सके। मैंने SDRPlay का उपयोग किया। कंसोल को डेटा आउटपुट करने के लिए एक साधारण पायथन प्रोग्राम का उपयोग किया गया था।

udp_receive.py

 import socket UDP_IP = "127.0.0.1" UDP_PORT = 40868 sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) # UDP sock.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1) sock.bind((UDP_IP, UDP_PORT)) sock.settimeout(0.5) while True: try: data, addr = sock.recvfrom(128) # buffer size is 1024 bytes print("Msg:", ' '.join('{:02x}'.format(x) for x in data)) except socket.timeout: pass

कार्य का परिणाम आकृति में दिखाया गया है।

जैसा कि आप देख सकते हैं, पंक्ति में हेडर और ट्रांसमिशन के अंत ब्लॉक हैं, और बीच में हम अपना डेटा "1234" देखते हैं।

बास्टिल .Research / जीआर-लोरा

यह मॉड्यूल उल्लेखनीय है कि यह न केवल रिसेप्शन पर, बल्कि ट्रांसमिशन पर भी काम कर सकता है। स्थापना उसी के बारे में है: घटक को स्रोत से इकट्ठा करने की आवश्यकता है।

 git clone git://github.com/BastilleResearch/gr-lora.git cd gr-lora mkdir build cd build cmake .. make && sudo make install && sudo ldconfig

इस डिकोडर के लिए कनेक्शन ग्राफ चित्र में दिखाया गया है।

जैसा कि आप देख सकते हैं, अधिक ब्लॉक हैं। रोटेटर और पॉलीफ़ेज़ रेसमलर वांछित आवृत्ति का चयन करते हैं और अतिरिक्त काट देते हैं, डेमोडुलेटर "चिरप्स" को एक बाइनरी कोड में परिवर्तित करता है (आउटपुट एक अनुक्रम है जैसे "17 00 3e 00 38 00 2f 00 01 00 00 00 00 2 00 00 00 30 00 C6 00 18 00 7e 00 d5 00 d5 00) 85 00 e9 00 d8 00 67 00 c4 00 ”), और डिकोडर अंतिम पैकेज बनाता है।

दुर्भाग्य से, यह कभी ठीक से काम नहीं किया। डिकोडिंग निश्चित रूप से काम करता है, जबकि मॉडेम काम कर रहा है, डेटा प्रकट होता है, लेकिन प्राप्त संदेशों का प्रेषित लोगों के साथ कोई लेना-देना नहीं है।

मुझे इसका कारण समझ में नहीं आया, या तो मैंने कहीं सेटिंग में गलती की, या यह डिकोडर केवल मेरे ही एनकोडर के साथ संगत है। जो लोग चैनल मॉडल का उपयोग करके अपने दम पर जांच कर सकते हैं।

LoRaWAN

जैसा कि आप देख सकते हैं, ट्रांसमिशन की निचली, भौतिक परत को यहां माना जाता था। उच्च-स्तरीय लोरावन प्रोटोकॉल में, एक और तार्किक परत शीर्ष पर रखी गई है - एन्क्रिप्शन, कुंजी और अन्य सेवाओं के साथ। जो लोग यह देखना चाहते हैं कि एन्कोडिंग कैसे काम करता है, वे ऑनलाइन डिकोडर की कोशिश कर सकते हैं

वैसे, यह इस प्रकार है कि भले ही हमें एन्क्रिप्शन कुंजियों (जिनमें से एक प्रदाता के सर्वर पर संग्रहीत है) की उपस्थिति के बिना, एसडीआर का उपयोग करके एक लोरावन संकेत प्राप्त होता है, हम अभी भी पैकेट की सामग्री को नहीं पहचानते हैं।

निष्कर्ष

जैसा कि आप देख सकते हैं, एसडीआर का उपयोग करके लोरा को डिकोड करना काफी संभव है। बेशक, एसडीआर पर आधारित एक वास्तविक प्रवेश द्वार बनाना शायद ही उचित है - इसकी संवेदनशीलता "वास्तविक" मोडेम की संवेदनशीलता से भी बदतर होगी, जो विशेष रूप से कमजोर संकेतों को प्राप्त करने के लिए डिज़ाइन की गई है, और इसमें अधिक संकीर्ण-बैंड फिल्टर और एलएनए हैं। लेकिन परीक्षण या अनुसंधान के लिए, यह काफी दिलचस्प हो सकता है।

जो लोग इसे अपने दम पर आज़माना चाहते हैं, उनके लिए जीएनयू रेडियो स्रोत की जीआरसी फाइलें स्पॉइलर के नीचे हैं।

receive1.grc

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सभी सफल प्रयोग।

सॉफ्टवेयर डिफाइंड रेडियो - यह कैसे काम करता है? भाग 7

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निष्कर्ष

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