Трансивер суб-ГГц на 5 км Опции

[Sergey_Aleksandr...]

Приветствую Встала задача разработать радиотракт с дальностью приёма 5 км на открытой местности. Также предполагается применение в условиях леса (деревья) и города (стены зданий, переотражения и т.п.), но естественно с меньшим радиусом действия. Антенна с круговой диаграммой направленности по горизонту, т.е. один абонент перемещается в пространстве относительно другого.
По моим соображениям для достижения максимальной дальности надо брать частоту пониже. Популярная 433 МГц зашумлена (атвосигнализация и т.п.). Смотрю на частоту 315 МГц. Можно ли её использовать в России? Какая максимальная выходная мощность, те же 10 дБм?
Наткнулся на трансиверы CC1120 и CC1121. Заявляют дальность 10 км (по всей видимости узконаправленная антенна, но тем не менее), неплохая чувствительность приёмника в -125 дБм. Можно ли будет из них выжать дальность в 5 км в диапазоне 315 МГц с мощностью 10 дБм на открытом пространстве с ненаправленной антенной?
Пугает несколько моментов. Во первых сам радиотракт, который я со своим уровнем владения вопросом не посчитаю. С хода никаких апликейшинов от Ti не нашёл. Та же беда с антенной. Может быть кто ткён носом в нужные документы.
Во-вторых в примерах для 169 МГц Ti сплошь и рядом используют компоненты типоразмером 0402, наши монтажники такое не потянут. Возможно ли на таких частотах использовать SMD 0603 или даже 0805?
В-третьих опять таки не уверен, можно ли использовать 315 МГц в России без получения лицензии.
Подводя итог и учитывая, что опыта в ВЧ, радиопередаче и т.п. нет и то, что производство не готово паять такую мелочь спрошу, может быть кто находил уже готовые модули для радиопередачи на большие расстояния? Или есть аналогичные решения других производителей с примерами расчёта радиотракта на 315 МГц. Буду благодарен любой информации.

[kovigor]

Приветствую Встала задача разработать радиотракт с дальностью приёма 5 км на открытой местности. Также предполагается применение в условиях леса (деревья) и города (стены зданий, переотражения и т.п

Готовая КВ - радиостанция не подойдет ? Для передачи на большие расстояния через лес или стены железобетонного здания упомянутый вами УКВ - диапазон не очень подходит ...
Вот здесь было большое обсуждение очень похожей темы:
http://electronix.ru/forum/lofiversion/index.php/t97094.html

[Sergey_Aleksandr...]

kovigor, спасибо! В той теме описана моя проблема, один в один. Жаль, что решение там так и не описано.
КВ радиостанция мне не подойдёт, габариты не позволят её интегрировать. Нужно что-то миниатюрное.

упомянутый вами УКВ - диапазон не очень подходит

Неужели всё так плохо? Можно ли как-то оценить в условиях леса, городской застройки или только экспериментально? Понятно, что всё упрётся в антенну, качество согласования, мощность, но тем не менее.
И всё не никак не найду документов, разрешающих или запрещающих работу на 315 МГц в России. Китайские звонки и брелки автосигнализаций американских авто работают на этих частотах и свободно ввозятся в страну.

[enclis_]

А у вас объект подвижный? Поэтому вы не хотите использовать направленную антенну? От типа антенны многое зависит, особенно если вы хотите получить 5км при мощности 10дБм.

[Sergey_Aleksandr...]

Да, объект подвижный. Вернее объекты. Будет один хост (неподвижный) и несколько носимых устройств. В принципе перемещаться они будут в некотором секторе относительно хоста, угол не известен. Но в любом случае у девайсов антенна должна быть всенаправленная.

[enclis_]

Выжимал 1км в прямой видимости на 868МГц на СС1120 с обычными штыревыми антеннами. На других частотах не смотрел, на больших расстояних тоже не смотрел, просто не было возможности и времени. В самой демке от TI показывали работу на расстоянии 7.5км на 868МГц и это типа еще не предел.

Посмотрите в сторону диапазона 164-192МГц - там наверное получится достигнуть бОльших расстояний.

[Sergey_Aleksandr...]

enclis_, уже что-то, спасибо, только вопросов к вам много появилось =) Вы при обмене мощность в 10 дБм не превышали? И какую скорость обмена использовали? Использовали готовый модуль или сами радиотракт проектировали?
164-192 диапазон в России разрешён? Хотя в любом случае с антенной проблема, т.к. л/4 там 40 см выходит. Мне такую бороду внутрь корпуса никак не спрятать. Я изначально на 315 МГц поэтому и стал смотреть.
Ткните уже кто-нибудь в документ, где регламентированы разрешённые частоты и мощности. А то напроектирую на свою голову.

[petrov]

Sergey_Aleksandrovi4

Так как вы скорость передачи данных не указываете, то всё возможно, как раз недавно было очередное обсуждение подобной системы

http://electronix.ru/forum/index.php?showt...114342&st=0

Но всё придётся делать самостоятельно, на готовые чипы рассчитывать не приходится.

[enclis_]

Sergey_Aleksandrovi4, я работал на максимальной мощности, которую может дать CC1120 - 16дБм. Скорость обмена минимальная. Радиотракт я не проектировал, взял готовый из ref design. Насколько я понял продукция TI работает в разрешенных частотах и на разрешенных уровнях мощности. Когда-то находил документ, в котором это подтвердилось. Потом меня в этом еще дополнительно убедили в Сканти.

[DASM]

сразу советую перейти на Si4463, 20dbm. На 433 можно и на 10 ватт работать,с любит. лицензией, но это все иные вопросы. Кроме того почитайте наши нормы, на западе допускается большая мощность, но нельзя долго на одной частоте, поэтому используют системы с прыгающими частотами. Антенны и высота их установки это наше все.

[enclis_]

Помимо Si4463 еще есть SX1276 (у которого чувствительность вплоть до -146.5 дБм, во что с трудом вериться, общий бюджет линка получается 168дБ), но их не так просто найти в России.

[Valery_Vlad]

Хорош бы знать скорость передачи, характер данных, размер данных, как часто надо передавать. Можно ли повторять передачу три раза, для надежности?
Картина не полная.
Вот если вы поставите круговую антенну с усилением в 10 дБ, то это эквивалентно увеличению мощности передатчика в 10 раз.
Можно антенну еще и поднять на метров 10-20 еще будет лучше.

[SergNK]

Помимо Si4463 еще есть SX1276 (у которого чувствительность вплоть до -146.5 дБм, во что с трудом вериться, общий бюджет линка получается 168дБ), но их не так просто найти в России.

Их только-только начали производить. Еще даташитов на сайте нет. Но мы уже их попробовали. Круть!
Получили на китах на скорости 1200бит/с дальность в условиях Минска 4 км. На этих китах производители заявляют на 100 битах 16 км на открытой местности. Проверим!
Мы давно уже ждем эти трансиверы. На днях пришли образцы, будем испытывать по полной.

[DASM]

Толку с этих цифр, индустриальный шум куда выше будет. В чутье 0.01 мквольт по антенне я что-то тоже слабо верю

[-fender-]

На днях пришли образцы, будем испытывать по полной.

а через кого в Минске брали? интересно тоже попробовать.

[SergNK]

Через AVNET, Москва. Только у них прямой выход на Semtech. У нас киты вообще первые в Европе на 433 МГц.

Толку с этих цифр, индустриальный шум куда выше будет. В чутье 0.01 мквольт по антенне я что-то тоже слабо верю

Соотношение S/N до -30 дБ при 0 дБ = -120 дБм. Зависит от длины символа.

[DASM]

Расскажите потом надеюсь. И все равно чудес не жду, судя по построению - копия Силабса 4436, вряд ли последний на порядок, даже двоичный, хуже. По забитию правда хорошо, 100 дБ, но тоже почему-то слабо верится

[Sergey_Aleksandr...]

Хорош бы знать скорость передачи, характер данных, размер данных, как часто надо передавать. Можно ли повторять передачу три раза, для надежности?

Самому бы знать, т.к. ни ТЗ ни чёткой концепции нет, есть только "Чтобы всё было красиво, дёшево и надёжно". По моим прикидкам около 8'000 - 10'000 бит/с. Будет пакетная передача по запросу базы-мастера. Топология "звезда": одна мастер-база и до 50 переносимы девайсов. Каждое из устройств опрашивается мастером по-очереди с интервалом 2 секунды. Данные передаются пакетами переменной длины до 50 байт. Т.о. опрос всех 50 устройств должен уложиться в эти самые 2 секунды.
Антенну поднять можно будет над базой, но никаких мачт, аэростатов, т.к. базовая станция хоть и стационарная, но по требованиям должна свободно переноситься одним человеком.

Получили на китах на скорости 1200бит/с дальность в условиях Минска 4 км.

Какую мощность передатчика использовали и какую антенну применяли? Частота 433, я верно понял? Мне сейчас любая информация важна)

[SergNK]

зайдите на сайт Semtech и прочтите даташит на SX1272, хотя бы.
Вообще, то это не Semtech разработка. Просто ребята из Гренобля использовали технологии корреляционной обработки с непосредственной связью по I и Q каналам трансивера. При передаче модуляция производится по этим каналам, а при приеме считываются данные с АЦП этих каналов. Немного аппаратной и программной обработки и ву а ля! -146 дБм чувствительности в кармане. А Semtech их перекупил.
Мы в своей технологии так далеко не влезали, но дальность получали в разы больше в сравнении со встроенными модемами.

Я на форуме уже где-то писал об этом. Поищите по SI4432 или подобным трансиверам.

А сравнительными результатами поделюсь. Попозже.

Самому бы знать, т.к. ни ТЗ ни чёткой концепции нет, есть только "Чтобы всё было красиво, дёшево и надёжно". По моим прикидкам около 8'000 - 10'000 бит/с. Будет пакетная передача по запросу базы-мастера. Топология "звезда": одна мастер-база и до 50 переносимы девайсов. Каждое из устройств опрашивается мастером по-очереди с интервалом 2 секунды. Данные передаются пакетами переменной длины до 50 байт. Т.о. опрос всех 50 устройств должен уложиться в эти самые 2 секунды.
Антенну поднять можно будет над базой, но никаких мачт, аэростатов, т.к. базовая станция хоть и стационарная, но по требованиям должна свободно переноситься одним человеком.


Какую мощность передатчика использовали и какую антенну применяли? Частота 433, я верно понял? Мне сейчас любая информация важна)

Мощность 14 дБм, антенны штыревые штатные. Передатчик находился в помещении с бетонными стенами и зарешеченными окнами. приемник на расстоянии 4 км на втором этаже здания. на первом неуверенный прием. По прямой несколько девятиэтажек и железная дорога - сортировочная станция. Поверхность не очень холмистая.

К Вашим параметрам необходимо добавить еще один - гарантированность доставки сообщения. Это SX127x сделает. Со скоростью надо будет поиграться, поскольку увеличение скорости передачи = уменьшение расстояния. А за 2 с опросить всех, да еще гарантированно... Задача оч. сложная. Что делать с пропусками? Насколько это критично? Типа всё рухнет от одного-единственного пропущенного пакета?
Позадавайте вопросы заказчику, если он адекватный, конечно.

[DASM]

"Немного аппаратной и программной обработки и ву а ля! -146 дБм чувствительности в кармане." Можно поподробнее, а то мне уже видится как Техас и Силабс увольняет инженеров, Шеннон переворачивается в гробу. Я конечно понимаю вашу радость от обладания сими чипами, но настроен несколько более скептически, что при той же информациооной скорости они хоть сколько нибудь лучше Si4463.

[SergNK]

Однозначно лучше. Силабс тоже движется в том же направлении. Обещали к 2015 году. А нам надо теперь!
Шеннон можеть лежать спокойно. Всё в соответствии с его теорией. Ключевое слово здесь - корреляция. Проясните для себя эту тему.
Глупость - это незнание замысла.

[DASM]

Причем тут глупость (ну да, я глуп, как и все люди). Слово красивое, ага, впервые вижу =). Еще раз - при той же самой информационной скорости и одинаковой полосе частот как достигается выигрыш. 50 бит в секунду со спутника тоже замечательно, и корреляция там очень даже причем. Я про одинаковую скорость. Так корреляция чего и с чем, поясните. Вы же знаете, умный, а я глупый. Вот вы вкратце, хоть намеком, а я пойду умная книга читать и матлаб запускать. А если приведете еще и скриптик для иллюстрации теории.. ну это я много прошу.
Иными словами, чем именно Семтек ближе к оптимальному приемнику Котельникова, чем Силабс.
Передать 1172 бит в сек в полосе 500 кГц как по их даташиту - это особого чуда не наблюдается, SS системам сто лет в обед

[SergNK]

Ради Бога. не примите за оскорбление. Это философское определение глупости. И только. Ничего личного.

Если по рабоче-крестьянски, то корреляция - это похожесть.
При приеме данных напрямую сбой в пакете хотя бы одного бита приводит к фатальной ошибке. Методы коррекции типа FEC, корректирующих допбитов и пр. в корне ситуацию изменить не могут. Ну, добавят чуть-чуть в чувствительности и устойчивости. Но есть преамбула, синхрослово. По ним происходит синхронизация пакета. Вот здесь ситуация прескверная. В обычном пакете это самое проблемное место.
В корреляционной обработке особое внимание уделяется синхрослову. Его делают достаточно длинным для того, чтобы можно было как можно точнее выявить момент начала пакета данных. Для этого используют последовательности, автокорреляционная функция которых имеет один ярко выраженный максимум. По мере приема синхрослова данные сравниваются по всей длине синхрослова с образцом. Момент, когда наступает максимум, и есть начало пакета данных. Затем принимаются сами данные. Тоже корреляционным способом. Это позволяет восстанавливать данные, даже если часть символа разрушена. Например, если длина символа составляет 16 бит, то разрушение части символа, к примеру 5 бит, не приведет к катастрофе, поскольку автокорреляционная функция покажет максимум, может, не такой выраженный, как для неиспорченного.
Это похоже на слова с пропущенными или переставленными буквами. Смысл уловите. Так же и здесь. Такая метода позволяет доставать данные из-под шумов.
Конечно, сам процесс немного сложнее, но замысел таков.

[DASM]

Ну так ничего нового вы не сказали. Обычная вариация на тему Spread Specrum c прямой последовательностью. Я же про равную полосу частот спрашивал и равный битрейт. "если длина символа составляет 16 бит," - опять же, спектр !!

[SergNK]

при той же самой информационной скорости и одинаковой полосе частот как достигается выигрыш.

За счет избыточности.
Вообще-то, корреляционной обработкой решают задачи гарантированности передачи данных, в первую очередь.Например обычный фэйдинг сводит на нет обычный прием. Корреляционный гораздо менее чувствителен к этому явлению. Я не говорю о случайных помехах. А по приборам чувствительность приемника увеличивается в разы, в зависимости от примененной корреляции. У нас используется система с расширением последовательностью. выигрыш достигает 15 дБм.

[DASM]

А как получается избыточность в той же полосе при том же СШ и том же информационном битрейте ?
Вы меня не слушаете. На прямой последовательности я все это моделировал лет дцать назад, вполне неплохо. Но все это в критерии передачи в той же полосе с тем же информационным битрейтом не лезет никак. То есть я вас правильно понял, вы скажем 500 кбит в полосе 500 кГц можете получить лучше чем Силабсовские -97 дБм на 15 дБ ?
Впрочем для низких скоростей интересные чипы, заказал, через неделю будут.

[SergNK]

Да, здесь Вы правы. Золотое правило соблюдается всегда. Вопрос, как правильно им воспользоваться.

А что за чипы? и чем интересны?

[DASM]

Ну о чем речь и шла.
Ну так SX1276 и заказал. На маленьких скоростях поиграюсь.

[SergNK]

А что за чипы? и чем интересны?

[DASM]

Ну так SX1276 и заказал. На маленьких скоростях поиграюсь.
www.ultran.ru

[SergNK]

Ну, таки их я и юзаю теперь

[DASM]

Ну таки я понял

[enclis_]

В корреляционной обработке особое внимание уделяется синхрослову. Его делают достаточно длинным для того, чтобы можно было как можно точнее выявить момент начала пакета данных. Для этого используют последовательности, автокорреляционная функция которых имеет один ярко выраженный максимум. По мере приема синхрослова данные сравниваются по всей длине синхрослова с образцом. Момент, когда наступает максимум, и есть начало пакета данных. Затем принимаются сами данные. Тоже корреляционным способом. Это позволяет восстанавливать данные, даже если часть символа разрушена.

Тоже самое используется в СС1120/CC1121/CC1125/CC1200, вот только у них в лучшем случае -127дБм.

Сообщение отредактировал enclis_ - Aug 30 2013, 17:35

[alexf]

В корреляционной обработке особое внимание уделяется синхрослову

Такой вопрос, в основном наверное к SergNK.

Имеется Si4432. Вполне неплохие параметры с штатной обработкой пакетов, но возникает вопрос нельзя ли выжать из киски еще капельку.
Сужать полосу приемника слишком сильно нельзя, т.к. кварцы 10 ppm. Допустим при индексе модуляции порядка единицы-двойки data rate 50Kbps. Могу ли я по низкой частоте получить лучше чувствительность за счет скорости? Например для поиска синхры передавать Barker 13, сдвигать и коррелировать много процессорной мощности не надо, хватит 8 бит контроллера. И дальше каждые N бит считать одним информационным битом и кодировать как то так чтобы корреляция давала пики на единицах. Скажем Barker 7 (11).

Все идея в том что нет непрерывного потока даных с которым можно было бы засинхронизироваться а есть редкие посылки, но скорости много не надо.

[SergNK]

Такой вопрос, в основном наверное к SergNK.

Имеется Si4432. Вполне неплохие параметры с штатной обработкой пакетов, но возникает вопрос нельзя ли выжать из киски еще капельку.
Сужать полосу приемника слишком сильно нельзя, т.к. кварцы 10 ppm. Допустим при индексе модуляции порядка единицы-двойки data rate 50Kbps. Могу ли я по низкой частоте получить лучше чувствительность за счет скорости? Например для поиска синхры передавать Barker 13, сдвигать и коррелировать много процессорной мощности не надо, хватит 8 бит контроллера. И дальше каждые N бит считать одним информационным битом и кодировать как то так чтобы корреляция давала пики на единицах. Скажем Barker 7 (11).

Все идея в том что нет непрерывного потока даных с которым можно было бы засинхронизироваться а есть редкие посылки, но скорости много не надо.

Мы с 4431 так и поступали.
Технически, включали режим приема сырых данных, заводили пин на вход контроллера и затем сэмплировали с частотой 2 МГц. Накпливали и сравнивали. Чем больше сэмплов, тем лучше. Для обработки использовали 8-битный PIC16, PIC18. Остальные 8-битники проигрывали при битовых операциях. Сейчас перешли на Cortex.

Получить лучше чувствительность на более низкой частоте реально. Проверено.
Для передачи используем длинные последовательности. Например, в 64 бита. Можно найти такие последовательности, которые будут давать только один максимум акф. Этим можно воспользоваться для кодирования нескольких бит, что сократит накладные расходы без потери преимуществ длинных кодов.
Коды Баркера можете использовать. Они используются в ви-фи.

Все дело не в непрерывном потоке данных, а в определении начала пакета. А без синхрослова этого не сделаешь. Точное определение момента окончания синхрослова позволяет укладывать значения сэмплов точно по своим битам. Иначе происходит перетекание энергии в соседние биты и, впоследствии, к ошибкам восстановления битов. Также отклонения частот кварцев приеника и передатчика накладывают ограничения на длину посылки из-за набегания фазовой ошибки.

[DASM]

Их только-только начали производить. Еще даташитов на сайте нет. Но мы уже их попробовали. Круть!
Получили на китах на скорости 1200бит/с дальность в условиях Минска 4 км. На этих китах производители заявляют на 100 битах 16 км на открытой местности. Проверим!
Мы давно уже ждем эти трансиверы. На днях пришли образцы, будем испытывать по полной.

А можно дальнейшую лапшу послушать ? Какие антенны, какая высота хотя бы одной из них ? В моей унылой реальности на тех же спиралках (я не говорю, что они рулят, это сравнительно) Si4463 имели туже дальность на 19200, что и эти Семтеки на 120 бод. Как я понял уже Spread Spectrum в них ставят только с одной целью - избавиться от дорого TCXO. Но криволапость , похоже, не дала реализовать и эти преимущества. На мою криворукость просьба не пенять, модули готовые RFM98 . Да и все равно не понимаю, зачем ЛЧМ нужна, гуру, поясните...

[saab]

Приветствую Во-вторых в примерах для 169 МГц Ti сплошь и рядом используют компоненты типоразмером 0402, наши монтажники такое не потянут. Возможно ли на таких частотах использовать SMD 0603 или даже 0805?
В-третьих опять таки не уверен, можно ли использовать 315 МГц в России без получения лицензии.

0402 не только для 169 МГц, для всех остальных то же. Можно использовать 0805, 0603 только желательно сохранить согласование а тут толщина субстрата рулит. 315 МГц это первый регион это в Америке, для России 433МГц.