GSM, hands free operation -- какие модули? Опции

[Frolov Kirill]

Какие GSM-модемы, каких фирм, содержат адекватную реализацию эхоподавления для "handsfree operation"? Под "handsfree" подразумевается динамик с усилителем мощностью единицы ватт и рядом расположенный микрофон, не наушники (SIM900). И при этом возможность разговора в дуплексе (не SIM300).

[CADiLO]

Вся беда в том что практически все производители свои модули позиционируют основным применением - для передачи данных. (М2М)
А звук - ну не выпиливать же его из чипсета.
Поэтому применение модулей в несколько несвойственных задачах..... Тут уж трудно гарантировать.....

[Frolov Kirill]

Вся беда в том что практически все производители свои модули позиционируют основным применением - для передачи данных. (М2М)

Я не знаю цифр, но думаю, что практически половина потребителей в РФ имеют звуковой канал. Отнюдь не с наушником и не с телефонной трубкой. Домофоны, сигнализации и т.п. И передачи данных часто достаточно на уровне передачи SMS. Что (передача SMS) тоже работает через пень-колоду, с зависаниями и перезапусками. И на фоне этого встраивание HTTP или SMTP в модем -- точно никому не нужная вещь: кому нужно очень много данных передавать скорей будут иметь собственный PPP и TCP стек. А то и встроенных возможностей ещё SIM300 с головой достаточно. Сделайте безглючную отправку SMS и звук без эхо. Эхо без DSP на микроконтроллере не сделать, и алгоритмы там не того уровня, практически никто этим, кто с SIM связывается, этим не занимается.

А звук - ну не выпиливать же его из чипсета.
Поэтому применение модулей в несколько несвойственных задачах..... Тут уж трудно гарантировать.....

SIMCOM мобильные телефоны делает. В них есть громкая связь? Опять же Nokia -- на каких "чипсетах" они делают, есть ли такие модули -- прекрасное эхоподавление.

Не думаю, что подавление эхо функция "чипсета". Скорей напрашивается DSP или просто быстрый процессор. Вопрос в том какой именно алгоритм используется, сигнал обрабатывается (time domain) как есть или обрабатывается спектр (frequency domain). В первом случае перекосы АЧХ всего аудиотракта, и нелинейные искажения, как я понял, влияют более существенно, да и в целом характеристики по-хуже. Насколько я понимаю в SIM900 первый способ (отключение микрофона на ходу -- после чего отчётливо слышно, несколько секунд, эхо генерируемое самим модемом -- алгоритм не успел подстроить амплитуду, с которой выходной сигнал складывается с входящим с микрофоном).

Более того, в SIM900 два алгоритма, об этом в application note написано. Второй просто глушит микрофон когда удалённый абонент говорит (наподобии SIM300). Только вот он как-то плохо это делает. То глушит, то не глушит, в зависимости от того, с какого телефона звонить, от голоса и т.п. Это явно какие-то ошибки или что-то вроде того в китайском коде, никаких чипсетов. Это ж видно (см. AT+SIMECHO), что там отнюдь не чипсет.

К слову. Сделал собственный подавитель наподобии того, как в SIM300 (глушит микрофон на заданное время, при превышении порога в динамике). Работает практически идеально, никакого эхо. Но увы, все недостатки полудуплекса, в частности, не слышно на фоне музыки или галдежа в call-центре, куда идёт звонок с прибора (типовая между прочим ситуация...) -- также было и в SIM300.

Вопрос -- почему я могу написать пару сотен строчек кода примитивного эхоподавителя чтоб он работал, а авторы SIM900 со времён SIM300 это разучились делать? Может пример кода кому-то выслать?

[CADiLO]

Вы неправы - как раз производители позиционируют модули как М2М где звук избыточная фишка.
Точно так же за рубежом дешевле и проще передать данные чем пользоваться негарантироваными SMS.
И там как раз все HTTP, FTP и прочее очень даже востребованы.
А наши проекты с DTMF, SMS, CSD - от бедности и экономии на трафике (ну а что поделать если опсосы ломят такие цены).
Поэтому никто не будет особо в модуле "вылизывать" вторичную функцию.

Впрочем могу порекомендовать использовать SIM5320 или SIM5215 - там эхоподавление практически идеальное, особенно в CDMA моде.

Так что вы просто задумайтесь какому проценту проектов в мире нужна громкая связь от модуля и все поймете.
А "я хочу" - так пожалуйста - можете заказать прошивку под себя - сколько нужно покупать модулей для этого я раньше озвучивал.
Не думаю что у Вас объемы за которые производитель пошевелится.
К сожалению это так - мы когда просим внести изменения первые вопросы - что за проект, объемы, перспективы вносимых изменений.
Если сможем обосновать - сделают, не сможем... Значит будет висеть в списке пока не наберется достаточно голосов для востребованности.

[Frolov Kirill]

Вы неправы - как раз производители позиционируют модули как М2М где звук избыточная фишка.

Есть Quectel вообще без звука. SIMCOM же пишет: echo cancellation, noise supression, handsfree operation и другие слова. Де-факто с echo cancellation дело обстоит плохо и для handsfree operation оно не подходит, только для телефонной трубки может быть.

Точно так же за рубежом дешевле и проще передать данные чем пользоваться негарантироваными SMS.

Во-первых не соглашусь. Негарантированный SMS скорей будет работать, чем GPRS. В практически имеющихся условиях. Здесь и качество связи, и даже не заградительные анти-интернет тарифы, а попросту неимоверные сложности созданные самими операторами: услугу, оказывается, надо подключить, никто не знает как, и т.п. И самое главное, SMS пересылаются напрямую, без промежуточных серверов, которые тоже нужно поддерживать, резервировать и т.п.

И там как раз все HTTP, FTP и прочее очень даже востребованы.

Даже не представляю зачем. Технически, проще свой сервер работающий поверх UDP. Всё равно реализация TCP в SIM300/900 не далеко от UDP ушла.

Я не представляю всё равно зачем HTTP, FTP и т.п. Как будто предполагается передача больших объёмов данных. Но там где есть большие объёмы данных, есть и соответствующий микроконтроллер, вполне способный потянуть и TCP стек и HTTP... Иначе непонятно откуда данные берутся, где хранятся и т.п.

А наши проекты с DTMF, SMS, CSD - от бедности и экономии на трафике (ну а что поделать если опсосы ломят такие цены).

Типичный проект охранной сигнализации, домофона и т.п. Нужен голосовой канал. Для разговора голосом, как это не странно. Ещё для автоматического голосового меню. А откуда там данные которые аж по FTP куда-то беспрерывно передавать? Там все данные: снять с охраны, поставить в охрану. И SMS нужно, потому, что это с телефона пользователя посылается. Без всяких интернетов, пользователь и слов таких не знает, как GPRS.

Голос же в HTTP не засунешь? Опять же встроенный стек хотя бы 32кбита/сек в обе строны одновременно и без обрывов не передаст.

Поэтому никто не будет особо в модуле "вылизывать" вторичную функцию.

См. выше. Не надо зацикливаться на "мониторинге" с данными. Это отнюдь не все потребители. Если откинуть мониторинг, то данные-то на самом деле не особо и нужны. Нужен голос, нужно SMS. И нужно эхоподавление, потому, что никаких телефонных трубок в принципе невозможно. Будет динамик, будет усилитель, будет рядом микрофон.

Впрочем могу порекомендовать использовать SIM5320 или SIM5215 - там эхоподавление практически идеальное, особенно в CDMA моде.

Откуда связь CDMA и эхо? И действительно отличное? Кто-то пробовал?

Какой модуль 3G фирмы SIMCOM, из наиболее дешёвых, может потенциально заменить SIM300 или SIM900B (должен иметь меньшие габариты) ?

Так что вы просто задумайтесь какому проценту проектов в мире нужна громкая связь от модуля и все поймете.

Да чуть ли не половине. Вам видней статистика. Неужели "мониторинг" -- 99.9%? По-моему сигнализации где-то половина. И если откинуть самые примитивные варианты, то практически всегда есть голосовой канал.

В остальном да, от бедности. модуль за $20 и за $50 -- две большие разницы. И в софте модуля, очевидно, тоже.

[CADiLO]

>>>SIMCOM же пишет: echo cancellation, noise supression, handsfree operation и другие слова.

Объясняю - имеется в виду гарнитура или подключение блютуза, но никак не громкая связь.
Вот если бы писали speakerphone - тогда да, можно было бы предъявлять претензии.
А в штатном режиме все работает как описано.

>>>>Во-первых не соглашусь. Негарантированный SMS скорей будет работать, чем GPRS.

У нас сотруднику SMS с поздравлением на день рождения пришло через 2 недели после того как.
Да и у меня было что пропадали или приходили с 1-2 суточным опозданием.
А в проектах где хотя бы от 15 точек уже можно и выделеный канал под GPRS купить.

>>>Я не представляю всё равно зачем HTTP, FTP....

Забугорные друзья не заморачиваются писать свои сервера (если не особо секретные дела), а используют публичные - дешевле.
А там или HTTP или FTP.

Остальное.... Скажем так - у меня есть статистика по потребителям и их проектам. 75% массовых проектов работают только с данными.
Оставшиеся как раз и есть выпускаемые малыми партиями разные домофоны, сотовые мосты и прочие устройства.

Вот вам типовой проект - http://itv.com.ua/products/panels/max2708.shtml
Там упор как раз на количество резервных каналов передачи данных.
Используют и голос - но громкой связи там и близко нет - это уже вторичный звонок клиенту, после того как информация ушла на пульт охраны.

>>>В остальном да, от бедности. модуль за $20 и за $50 -- две большие разницы. И в софте модуля, очевидно, тоже.

Но при всем этом уже наметилась неплохая тенденция потребления SIM5320 - народ нарабатывает перспективу и уже у нас есть массовые проекты на этих модулях. Тем более что с ценой $50 вы поторопились - первое поколение SIM5210V можно купить дешевле $30, а SIM5320 упал ниже $45 в розницу.

[Telit]

Какие GSM-модемы, каких фирм, содержат адекватную реализацию эхоподавления для "handsfree operation"? Под "handsfree" подразумевается динамик с усилителем мощностью единицы ватт и рядом расположенный микрофон, не наушники (SIM900). И при этом возможность разговора в дуплексе (не SIM300).

Telit GE864 Automotive V2.

там все есть. и inband modem и эхо подавление не ниже VDA 2A. поэтому модуль и Automotive

документации только очень много по звуку и настроек соответственно

[Frolov Kirill]

>>>SIMCOM же пишет: echo cancellation, noise supression, handsfree operation и другие слова.
Объясняю - имеется в виду гарнитура или подключение блютуза, но никак не громкая связь.
Вот если бы писали speakerphone - тогда да, можно было бы предъявлять претензии.
А в штатном режиме все работает как описано.

Немного удалось разобраться. Лучше бы сразу подсказали. Стало очевидно, что: плохая работа эхоподавления связана скорей всего с нелинейными искажениями сигнала и исходящего в динамик, и приходящего из микрофона. Искажения возникают в следующих местах:

1) Предусилитель микрофона (собственный) -- после устранения этой причины стало "вроде лучше", но в целом эхо есть;

2) Усилитель мощности звука собственный, плюс низкого качества динамик -- здесь ничего не сделать, можно делать по-тише и эффект эхо пропадает, но появляется снова, если поднимать AT+CMIC (см. п. 3).

3) Усилитель сигнала микрофона в самом SIM900B. Возможно даже не усилитель, а где-то в недрах программы SIM900 происходит переполнение или насыщение. Это принципиальный момент.

4) Выходной усилитель мощности самого SIM900, сложно понять (см п.2), искажения точно есть при большом усилении, видно на осциллографе глазам ограничение сигнала (при AT+CLVL=100 более чем AT+AUDG=2,1,12000 не ставить).

Пункт 3 всё портит. Не будь его, можно было бы потенциально взять динамики по-приличней, усилитель по-мощней и не доводить до ограничения сигнала, и так было бы всем слышно. Но с микрофоном та же самая история "не слышно". Его нужно выкручивать по-больше. Далее наступает п.3. и нет эхоподавления.

После эхоподавления, но до кодирования звука GSM-кодека напрашивается компрессия динамического диапазона (с нелинейным усилением) звука. Вот чего не хватает в SIM900. Иначе со словами "не слышно" выкручивается микрофон и всё, эхо. То же самое касается динамика. После GSM-кодека, но до эхоподавления опять же нужна компрессия. Иначе точно также выкручивается громкость (малюсенькие динамики и плохонький усилитель -- от бедности)...

И есть ещё один ньюанс:

5) Сегодня работает -- завтра не работает. Это вообще не объяснимо практически. Нельзя сказать, что вообще не работает. Работает плохо. Или более-менее хорошо. Все условия точно такие же, а не работает. А пол-дня назад работало. Команды вручную из терминала, чтоб уж на программистов всё не сваливать. Тут никакого объяснения нет, что делать -- непонятно. Увы. Зависит от того каким голосом говорить и с какого телефона звонить, возможно.

и ещё:

6) "Недокументированные" команды вроде AT+AUDG вызывают перезапуск модема (с сообщением RDY) при подаче в "быстром темпе" из программы. Вручную -- не вызывают. Неспроста они "недокументированные".

7) AT+SIDET ненулевой тоже мешает. Но как подсказали, AT+SIDET=x,0;&W и перезапуск модема решают проблему.

[CADiLO]

Вот кусок даташита на чипсет касаемый аудиоканала и часть схемы модуля (обычной 900ки, но второй канал сделан похоже).
Возможно это сможет чем-то помочь.

[Frolov Kirill]

Вот кусок даташита на чипсет касаемый аудиоканала и часть схемы модуля (обычной 900ки, но второй канал сделан похоже).

Это отвечает на вопрос, как сделана аналоговая часть. Но не на вопрос, как устроено внутри. Я представляю примерно такую структуру:

(см. рисунок)


Почему плохо работает эхоподавление. Эхоподавление в SIM900 устроено примерно так, как указывается здесь (http://www.ti.com/lit/an/spra322/spra322.pdf) на рис. 2 со стр. 11. Т.е. сигнал уходящий в динамик задержанный на разные длительности вычитается с разными весовыми коэффициентами из сигнала приходящего с микрофона. И отдельно есть алгоритм настраивающий коэффициенты. Такой алгоритм плохо работает, если аудиосигнал, на пути от ЦАП до АЦП (от динамика до микрофона) получает нелинейные искажения (в частности ограничение сигнала из-за переусиления).

Теперь смотрим на схему обработки аудиосигнала внутри SIM900. Особенностью громкой связи является удалённость динамика от человека, удалённость микрофона от человека и близкое расположение микрофона и динамика. Можно сказать, наверняка, что для микрофона уровень сигнала, поступающего из динамика, практически наверняка будет выше, чем уровень сигнала поступающий от человека. Потому, что даже при одинаковой громкости, динамик ближе к микрофону, чем человек.

Начнём с динамика. "От бедности" динамик низкого качества и сам вносит искажения, усилитель тоже не Hi-Fi. Слышно же плохо и громкость устанавливается на 100%. Я выше писал, что при установке AT+CLVL=100;+AUDG=2,1,12000 ещё нелинейных искажений нет, но при +AUDG=2,1,13000 они уже явно видны на осциллографе. Это максимальная громкость и громче делать не стоит. Усилитель и динамик тоже не должны искажать сигнал, для начала просто можно сделать по-тише. Но практически есть нужда сделать по-громче (плохо слышно!) Но любая попытка внести в аудиосигнал искажения (ограничение сигнала при переусилении) -- нарушение работы эхоподадвления. Если искажения происходят после попадания сигнала в алгоритм эхоподавления. На схеме выше +CLVL и +AUDG нельзя увеличивать, если возникают искажения. А G1 можно было бы. Если бы он в SIM900 был. И даже если при усилении в G1 сигнал искажался, то это не мешало бы эхоподавлению (потому, что на вход алгоритма эхоподавления уже попадал бы точно такой же искажённый сигнал, как и на микрофонный вход).

С микрофоном такая же ситуация. SIM900 устроен так, что при амплитуде сигнала на микрофонном входе близкой к 100% мы получаем уже на удалённом телефоне близкую к 100% амплитуду. Практически же амплитуда речи человека ниже (см. выше), чем звука из динамика (человек дальше и говорит скорей тише). В удалённом телефоне получается тихо (не слышно!) и усиление микрофона увеличивается пока не станет хорошо слышно. А поскольку эхо сигнал (из динамика) громче речи человека, тут возникает ограничение на входе АЦП (т.н. "нелинейные искажения") и алгоритм эхоподавления работать нормально уже не может. Нужно уменьшить усиление микрофона, но тогда не будет ничего толком слышно. Если бы в SIM900 был усилитель G2, то это решило бы проблему, даже если сигнал при этом искажался (потому, что в алгоритм эхоподавления он попадал бы ещё в неискажённой форме).

Вопросы:

1) Правильно ли я понимаю механизм обработки звука внутри SIM900 (см. рисунок) ?
Если неправильно, то прошу исправить, что я понимаю не так.

2) есть ли возможность регулировки усиления G1 и G2 (см. рисунок) ?

[CADiLO]

>>>Это отвечает на вопрос, как сделана аналоговая часть. Но не на вопрос, как устроено внутри. Я представляю примерно такую структуру:


Не нужно представлять - откройте audio.pdf - там все описано и нарисовано.

[Frolov Kirill]

Не нужно представлять - откройте audio.pdf - там все описано и нарисовано.

Да, верно, на последней странице, рис. 18. Но тогда, скорей +CMIC и +AUDG=2,0,v осносятся к "Uplink compensation gain", а +CLVL +AUDG=2,1,v к "Echo in gain".

А хотелось бы увеличить "volume" или "ramp" перед "downlink filter".

И принципиально хотелось бы увеличить (без этого нормально разговаривать нельзя -- либо эхо, либо удалённому абоненту ничего не слышно) "Echo out gain".

Опять же вопросы. Это возможно? Я правильно понимаю, к чему относятся +CMIC, +AUDG=x,0 и +AUDG=x,1 и +CLVL ?

[Frolov Kirill]

Да, верно, на последней странице, рис. 18. Но тогда, скорей +CMIC и +AUDG=2,0,v осносятся к "Uplink compensation gain", а +CLVL +AUDG=2,1,v к "Echo in gain".

Судя по всему +AUDG=c,0,v относится именно к "Echo out gain", а +AUDG=c,1,v к "volume" (под блоком "noise generator").

Ограничение сигнала возникает (при установке +AUDG=2,1,12000 и больше) из-за переполнения перед АЦП (в цифровой части) и, следовательно, на эхоподавление влиять не должно. Как это установлено: при установке значений value (+AUDG=x,1,value) не изменяется громкость в ответ на AT+CLDTMF=10,"5". Из схемы видно, что это может быть только при регулировке "volume", но не "Ramp", не "Downlink compensation gain", не "Echo in gain". Т.е. команду AT+AUDG=c,1,value можно смело использовать для поднятия громости (G1 из моего рисунка выше) без ущерба эхоподавлению. Подтверждено экспериментально: эхо увеличилось незначительно.

Также экспериментально установлено, что устанавливая AT+AUDG=c,0,value в очень большие значения, после очень маленьких, при максимальном значении +CMIC=c,x (чтоб ещё работало эхоподавление, на грани) нет существенного влияния на эхоподавление. Т.е. команда AT+AUDG=c,0,value не может влияет на "Uplink compensation gain" и на "Ramp" (сверху), остаётся только "Echo out gain".

Команда AT+CLVL влияет на "Echo in gain", или на "Downlink compensation gain", или на "Ramp" (снизу). Потому, что влияет на громкость AT+CLDTMF (из блока "Tone generator", видимо).

Команда AT+CMIC=c,value влияет на "Uplink compensation gain" или "Ramp" (сверху), потому, что при увеличении значений перестаёт работать эхоподавление (ввиду искажений сигнала полученного с микрофона).

Почему изначально с помощью AT+AUDG не удалось настроить, как советовали: было упущено, что собственный предусилитель микрофона, стоит перед SIM300, перегружается сигналом из динамика и искажает сигнал. Динамик близко и достаточно мощный. А человек обычно дальше и настолько громко не разговаривает -- перегрузки нет.

Выводы: с помощью AT+AUDG можно подстроить усиление как нужно, с помощью AT+CMIC установить меньшее усиление и встроенное эхоподавление в SIM900( заработает на вполне удовлетоврительном уровне.

Удовлетворительном, но близком к SIM300: при AT+ECHO=c,0,5,1 (c==2), например, есть полный дуплекс но подавление какое-то сомнительное, эхо. При AT+ECHO=2,7,5,1 всё подавляет, но фактически больше за счёт полудуплекса. И если, например, типовая ситуация, человек звонит с прибора в какой-то call-центр где достаточно шумно (другие операторы, музыка и т.п.), то человека этого не слышно (SIM900 ему глушит микрофон, AT+ECHO=c,7,5,1), так же как и было с SIM300. Увы.

Но вообще это по-моему какой-то дефект в алгоритмах, что тот алгоритм эхоподавления, который просто приглушает микрофон, отказывается работать в присутствии сильно искажённого сигнала от микрофона.

PS: версия прошивки: 1137B08SIM900B32_ST, для громкой связи используется канал 2:

Код

AT+AUDG?
+AUDG:
Main Mic:gain:fa0
Headset Mic:gain:1b6e
AUX Mic:gain:4650
HeadsetAux Mic:gain:3c22
Main Speaker:gain:a
Headset Speaker:gain:1000
Aux Speaker:gain:36b0
HeadsetAux Speaker:gain:1000
OK
AT+CMIC?
+CMIC: (0,5),(1,0),(2,2),(3,7)

OK
AT+CLVL?
+CLVL: 100

OK
AT+ECHO?
+ECHO: (0,0,0,0),(1,0,0,1),(2,7,5,1),(3,7,5,1)

OK

При начале работы с модемом (AUDG здесь нет, но должно быть):

Код

ATQ0V1E0&D1&C1S0=0;+CRSL=1;+CMEE=1;+CIURC=1;+CSCLK=1;+IPR=38400;+CFUN=1
ATI+CGMM;+CGMR;+CGSN;+CSDT=0;+CFUN=1;+CREG=2;+COPS=3,2;+CGREG=2
AT+CIMI;+CSCS="UCS2";+CNMI=2,1,0,0,0;+CMOD=0;+CTZU=0
AT+CLIP=1;+COLP=0;+CCWA=0;+CLCC=1
AT+AUDG=0,0,4000;+AUDG=0,1,12000;+AUDG=2,0,16000;+AUDG=2,1,14000;+SIDET=0,0;+SID
ET=2,0;+CLVL=0;+CMIC=2,0;+CMIC=0,0;+CHF=1;+CAAS=0;&W

При разговоре:

Код

AT+CHFA=0;+CMIC=0,4;+CLVL=100;+ECHO=0,0,0,1 <- голосовое меню
AT+CHFA=2;+CMIC=2,2;+CLVL=100;+ECHO=2,7,5,1 <- разговор handsfree

Сообщение отредактировал Frolov Kirill - May 24 2012, 11:09