Речевой кодек для задачи, поставленной GeGel, Приводятся примеры исходного и сжатого речевым кодеком сигнала Опции

[Милливольт]

Примерно год назад на этом форуме обсуждалась тема разработки "криптофона". Тема называлась "Проброс канала..." Предполагалась возможность создания ЗАС для обычного сотового.
У меня появилось (увы) свободное время, и эта задача не оставляла в покое. Через какое-то время стало понятно, что для ее решения необходим кодек совершенно необычного типа. Я попытался его изготовить на базе собственной гипотезы о формировании акустического сигнала в речевом аппарате.
Результаты первых (весьма несовершенных проб) представлены:
Исходный сигнал 128Кбит/сек - http://exfile.ru/482652
Сигнал после кодирования/декодирования с потоком 0.25 Кбит/сек, (приведенный к 128Кбит/сек после декодирования) здесь: http://exfile.ru/482653 (слышны погрешности интерполяции, но это уже в процессе устранения)
В данном случае поток- динамический, задержка не более 20 мсек, корреляция кластера и посылаемого фрагмента не хуже 0,975 (Пирсон).
Основное отличие от существующих кодеков заключается в том, что индивидуальные характеристики речи абонента изначально (один раз) отправляются в цифровом виде реципиенту. А дальше идет нормальный обмен с низкой скоростью. Это существенный недостаток, т.к. без этих данных на приемном конце будет голос без индивидуальных особенностей, либо чужой.
К достоинствам, как мне кажется, можно отнести работу исключительно во временной области, т.е. тестовая речь "нарезается" на куски-кластеры, они классифицируются, и получается новый "алфавит", который и передается. Приемник собирает сигнал, интерполирует что нужно, и подает на акустический тракт.
А для базовой задачи (криптофона) можно предложить передавать не цифру, а просто перепутанные кластеры. Т.к. в криптографии я понимаю мало, то предполагаю, что тов. Вернам здесь может быть уместен.
Я писал на почту ув. GeGel, но ответа не было. А форум я немножко захламляю в надежде неформальной экспертизы: нужен ли такой кодек, и для чего он может быть применен. Это важно, т.к. из меня программист как из говна пуля, и до реализации в реалтайме, да еще на смартфоновских процессорах, я это дело точно не доведу. А вкладываться фирмой в неоднозначные перспективы - неразумно.

Сообщение отредактировал Милливольт - Sep 21 2016, 11:27

[z64]

Народ работает в этой теме (Voice over GSM): http://mttgroup.ch/

[Милливольт]

Народ работает в этой теме (Voice over GSM): http://mttgroup.ch/

Спасибо, будем изучать.

[GeGeL]

Не получал от Вас ничего в последнее время, возможно, спам-бот резал.

Свой проект я более-менее довел до ума:
web: http://torfone.org/pairphone/indexru.html
github: https://github.com/gegel/pairphone
paper (EN): http://torfone.org/download/pp1a_doc.pdf

По наличию времени портирую код в отладку NUCLEO-STM32F446R с цифровой аудио-шиной к GSM-модулю Quectel M66, а пока код собирается gcc (Linux)/mingw(Windows) для PC с двумя аналоговыми аудио-интерфейсами (необходимо дополнительное USB- или Bluetooth- аудио).
Результаты тестирования на реальных GSM-каналах переменчивые. Например, в одном регионе между абонентами Life baseband-сигнал модема проходит отлично (BER=0.2%), а в другом - даже нет синхронизации (на линии включается дополнительное транскодирование, похоже, NB AMR, не смотря на то, что на обоих сторонах определяются GSM FR кодеки). Так что не все так просто, как рисуют китайцы.

Что касается упомянутого выше проекта, я с ним знаком (первая ссылка в моем paper, есть еще похожие работы, в том числе отечественные), но даный подход не может считаться криптографически надежным и по сути является шифрованием "от младшей сестры". Любые престановки имеют весьма малую фактическую длину ключа и позволяют легко восстановить исходный сигнал, имеющий очень четкую статистику для голоса.

Так что проблема надежного модема, пригодного для реальных GSM сжатых каналов, является теоретически сложной и пока открыта. Лично я считаю, что теоретическая оценка дата-емкости сжатого канала по ссылке 15 неверна, и вряд-ли удастся гарантированно надежно передать поток свыше 600bps. Так что вопрос упирается в исходник MELPE-600 или аналогичных по качеству кодеков.

[Милливольт]

Не получал от Вас ничего в последнее время, возможно, спам-бот резал.


Так что проблема надежного модема, пригодного для реальных GSM сжатых каналов, является теоретически сложной и пока открыта. Лично я считаю, что теоретическая оценка дата-емкости сжатого канала по ссылке 15 неверна, и вряд-ли удастся гарантированно надежно передать поток свыше 600bps. Так что вопрос упирается в исходник MELPE-600 или аналогичных по качеству кодеков.

А я уж было подумал, что Вы меня записали в апологеты старшего брата, в обскуранты и охранители Оруэлловских чудищ.

Насчет пригодного модема: ну, конечно, так. Надо дожимать до 300 и менее бит в секунду - тогда дело точно пойдет. Но существующая модель голосового тракта не способствует разработке таких кодеков.
Кстати, для голоса, характеристики которого записаны ранее и в передатчике и в приемнике, мне удалось получить поток (при дополнительном сжатии выходной цифровой последовательности) около 150 бит/сек (самому неудобно писать такое, бо не поверят). При этом качество не пострадало никак, за исключением замены низкоамплитудных участков сигнала "комфортным шумом".

Спасибо за комментарий, пошел читать Ваши ссылки.

[z64]

Не хочу давать советы, но:
1. 0.2 - многовато. Для MELP 600, не более 10-3.
2. С BT мы намаялись, что дальше некуда. Может Вам повезёт. В ВТ для режима HF ( а он Вам и нужен) есть неприятный эффект пропадания отсчётов. Для модема это - приговор. Учитывая, что в GSM есть пропадание отсчётов, то делайте выводы. Кстати Вы говорили про джитттер, мне кажется вернее назвать проскальзованием отсчётов.

[Милливольт]

Для модема это - приговор. Учитывая, что в GSM есть пропадание отсчётов, то делайте выводы. Кстати Вы говорили про джитттер, мне кажется вернее назвать проскальзованием отсчётов.

Позволю себе добавить, что величина джиттера прямо пропорционально (как ни странно) радиочастотному качеству работы (в простейшем случае - расстоянию от соты до телефона). Наши инженеры уверены, что в данном случае гадит собственная ППРЧ канала, но достоверного эксперимента поставить пока не удалось.
Дополнительным подтверждением может быть тот эффект, что у нас (транстелефонная ЭКГ) при плохой GSM связи первым делом слетает синхронизация FSK посылок...

[z64]

По радиочастотной тематике не я не спец. Могу только сказать, что из Европы, Прибалтики и Кавказа, при тестировании, модем работает вполне устойчиво. Два два часа до дачи в Подмосковье на машине - хорошо. Если настройки M66 выставлены правильно, то ошибки возникают после пропадания вокодерных кадров в самой сети. Я делали пакетную передачу, это не классический модем.

[GeGeL]

0.2 - многовато. Для MELP 600, не более 10-3.

MELP600 у меня, к сожалению, нет, не могу оценить. MELP1200 вполне толерантен к 2*10-2.

В ВТ для режима HF ( а он Вам и нужен) есть неприятный эффект пропадания отсчётов. Для модема это - приговор.

Да, BT только в качестве гарнитуры. Для линии подойдет USB-аудиокарта.

Кстати Вы говорили про джитттер, мне кажется вернее назвать проскальзованием отсчётов.

Да, именно так, я не знал, как точнее это назвать. Связано с разностью частот семплирования в тандеме кодеков и спецификой работы их кодовых книг. Я компенсирую дублированием/отбрасыванием сэмплов.

Я делали пакетную передачу, это не классический модем.

А какая у Вас модуляция используется, если не секрет?

[z64]

Могу лишь сказать, что одна из стандартных. Тут дело не в конкуренции, просто не вольно мы можем выпустить джина из бутылки. Это весьма специфическая область на бытовом уровне не применимая. Посудите сами как после качественного голоса в обычном мобильном выглядит речь на 1200 и тем более 600 bps? Тем не менее эта проблематика, думаю, имеет право на жизнь. Можно долго спорить на какую скорость можно выйти, но мой опыт показал, что практически всегда гарантированно достигается 800bps. Да, 1200+ хорошо работает если на приеме и передаче установлен EFR, не вопрос. НО! сеть не всегда не предоставляет такой режим. FR- практически всегда.

[MSP430F]

Всем доброго времени суток!
Очень интересная тема здесь обсуждается! Такие мизерные битрейты просто обескураживают, автору респект!
Но почему-то у меня возникла ассоциация с фильмом "В круге первом", там разрабатывали шифрованную телефонию для Сталина.
Мне кажется, что использование криптографии в телефонной связи - вещь весьма специфическая и вряд ли во-первых необходимая для 99 процентов населения, а во-вторых безопасная с точки зрения заинтересованности в личности шифрующихся индивидуумов соответсвующих органов. Поэтому, для кого китайцы разрабатывают свои крипто-девайсы, не совсем понятно. Ну это мое ИМХО, возможно, я чего-то не понимаю в жизни.

[Милливольт]

Всем доброго времени суток!
Очень интересная тема здесь обсуждается! Такие мизерные битрейты просто обескураживают, автору респект!
Но почему-то у меня возникла ассоциация с фильмом "В круге первом", там разрабатывали шифрованную телефонию для Сталина.
Мне кажется, что использование криптографии в телефонной связи - вещь весьма специфическая и вряд ли во-первых необходимая для 99 процентов населения, а во-вторых безопасная с точки зрения заинтересованности в личности шифрующихся индивидуумов соответсвующих органов. Поэтому, для кого китайцы разрабатывают свои крипто-девайсы, не совсем понятно. Ну это мое ИМХО, возможно, я чего-то не понимаю в жизни.

К сожалению, Вы совершенно правы. Разработка подобных вещей для гражданского применения и бессмысленна, и грозит неприятностями в случае успеха. Не знаю побудительных мотивов ув. GeGel, а у меня их два: в случае успеха получится великолепный компрессор для ЭКГ, позволяющий к тому же при необходимости передать через любой(!) акустический канал фрагмент Холтеровской записи в условиях, описанных ( http://tredex-company.com/ru/kak-rabotaet-telecard ). Второе - простое любопытство: речь ведь энергетически неоптимальна как вследствие узкой базы сигнала, так и высокого пик-фактора (эволюция не довела до совершенства). А низкобитрейтовый оптимизированный для канала связи сигнал будет иметь более высокий энергетический потенциал линии. И это может быть интересно для радиолюбительской связи.

[petrov]

Ну это мое ИМХО, возможно, я чего-то не понимаю в жизни.

1. Научно-техническое творчество - абсолютная ценность, тут и обсуждать нечего.

2. Такие вещи полезны для общества как естественный противовес против тотального перевеса в игре одного субъекта по отношению к другим субъектам.

[Mister_DSP]

Очень интересная ИМХО тема, жаль что заглохла.

Тоже сейчас занимаюсь передачей/приемом голоса с помощью вокодера и RFM96.

В качестве вокодеров использую собственные моды на базе Codec2 и MELP.
У Codec2 битрейт 300 бит/с, у MELP 600 бит /с.

В первом варианте: дальность больше, качество речи ниже.
Во втором наоборот.

Ссылка на тему в другом форуме (на подобие дневника): http://vrtp.ru/index.php?showtopic=27904&st=90

Вопрос аудитории: можно ли радиолюбителю физ-лицу купить проприетарные кодеки на DSPINI и работать с сорцами под NDA?

[Милливольт]

Ссылка на тему в другом форуме (на подобие дневника): http://vrtp.ru/index.php?showtopic=27904&st=90

Спасибо за ссылку, очень интересно.
Справедливое (по Вашей ссылке) замечание о неуниверсальности решения с предварительной отправкой "алфавита" в цифровой форме.
Пытаюсь обойти эту трудность - сделать алфавит универсальным. Пришлось отказаться от иллюстраций во временной области - звук, увы, в этом случае становится "вокодерным".
В общем, для любительской связи, как мне кажется, дело может оказаться перспективным. Здесь есть важная деталь: для нешифрованной речи нет смысла стремиться к сверхнизкому битрейту: главное, чтобы сигнал помещался в отведенной полосе и имел более низкий пик-фактор, чем речь. Кроме того, если удастся реализовать на приеме "идеального наблюдателя" плюс нечувствительность к пропаданию пакетов, то энергетический выигрыш в цифровой радиолинии может быть больше, чем у сверхнизкоскоростных кодеков.
Результаты экспериментов для скорости 800 бит/сек и разных вероятностей ошибки (модуляция - двухчастотная FSK, требуемая полоса - 400...2400Гц). Слова, понятное дело, выбраны несуществующими для оценки разборчивости.

1. Исходный кодированный/декодированный сигнал http://exfile.ru/483068
2. Ошибка 1*10-1 http://exfile.ru/483065
3. Ошибка 5*10-1 http://exfile.ru/483066
3 Ошибка 8*10-1 http://exfile.ru/483067




Сообщение отредактировал Милливольт - Nov 6 2016, 10:53

[Mister_DSP]

Милливольт, спасибо за поддержание темы и беседу!
Было интересно скачать и послушать образцы звуков.

У меня любительский подход к делу, да и знаний в теоретическом плане маловато(в теории обработки информации), поэтому оцениваю качество распознавания синтезированной вокодером речи чисто субъективно по ощущениям. По моему опыту - вокодеры очень не любят когда речь произносится оператором нечленораздельно , очень быстро без пауз и выделения слов. При достаточном удалении также могут проглатываться отдельные слоги в словах.

Я пытаюсь сейчас найти свой "критерий Шеннона", компромисс своего рода между разборчивостью речи и дальностью связи, которая зависит от чувствительности приемника. Более низкий битрейт позволяет либо с-узить полосу пропускания приемника, либо увеличить спред-фактор, либо навернуть бОльший коэфициент избыточности в FEC (в RFM96 она аппаратная 5/4 ... 8/4). Забыл написать, что в ней корелляционный приемник, могущий принимать сигнал на десятки децибелл меньше шума.

Моя цель: сделать сверхдальние приемо-передатчики для служебной связи. Вопросы шифрования имеют второстепенное значение.

В вашем же проекте как я понял, основной упор идёт на протаскивание зашифрованного канала через сети GSM с устойчивостью к атакам взлома и де-анонимизации всех мастей.
Тоже интересное направление и восстребованное как и хорошими так и плохими дядьками - крайне рисковано.

Нашёл тему про проброс канала здесь на форуме (старая) "криптофон", в гугле ищется.
Также видел репозиторий от ув. человека GeGel, он почему-то использует MELP1200 с Fixed Point - у меня эта версия на STM32 легла не очень хорошо: требуется повышение частоты в 3-4 раза или оптимизация на асме.
Взял MELP2400 c Floating Point - она на STM32 пашет реактивно с FPU.

Всё-же если можно, было бы интересно ваш кодек протестить на предмет сжатия/качества звука : у вас есть скомпилированный бинарник под Win32, который мог бы сжимать/разжимать?

На vrtp в тему добавил новый пост.

Сделал несколько звуковых проб своими модами вокодеров: test1, test2. Приложил ниже.

Codec2 на 300 bps проигрывает по качеству - звучание с MELP 489 bps лучше. ИМХО.

 test1.zip ( 932.52 килобайт ) Кол-во скачиваний: 47

 test2.zip ( 976.26 килобайт ) Кол-во скачиваний: 39



Ещё вопрос, встречал тут тему про кодек MELP(e), насколько ясно из темы с доступностью MELP 2400/1200 проблем особо нет, но кому-нибудь удалось достать MELPe 600 bps именно версию от Federal Standard ? Я понимаю, что можно самому доработать, но всё-ж было бы интересно взглянуть на реализацию "от первых рук".

Поиск в Гугле по именам констант/переменных закончился только упоминанием о 1200 и 2400.

Ниже выложил кодеки Codec2 300 bps с препроцессором шума и MELP 489 bps под Win32 для экспериментов. На вход требует моно файл 8 кГц 16 бит без wav-хедера (0.raw).

 melp_489bps.zip ( 730.46 килобайт ) Кол-во скачиваний: 46


 codec2_300bps.zip ( 918.14 килобайт ) Кол-во скачиваний: 43



Сообщение отредактировал Mister_DSP - Nov 6 2016, 11:35

[Милливольт]

[

Моя цель: сделать сверхдальние приемо-передатчики для служебной связи. Вопросы шифрования имеют второстепенное значение.

Это дело почтенное...

В вашем же проекте как я понял, основной упор идёт на протаскивание зашифрованного канала через сети GSM с устойчивостью к атакам взлома и де-анонимизации всех мастей.
Тоже интересное направление и восстребованное как и хорошими так и плохими дядьками - крайне рисковано.

Никак нет. Нехай они все околеют, и террорюги, и борцы с ними.

Спасибо за иллюстрации - их всегда не хватает. В качестве ответа прилагаю первые звуки моего ребеночка с универсальным алфавитом. http://exfile.ru/483070 (эквалайзер пока не подключен)
Скорость около 800 без сжатия выходного цифрового потока - со сжатием получается около 300.
Т.к. пока к тестированию не готов (проклятая математика, которую как ни облизывай, все равно - дураком будешь), скажу в пояснение следующее:
Отличие разработанного мной кодека заключается в том, что кодируется не речь, а ее короткие фрагменты. При экспериментальной работе (в предположении, что общепринятая модель генерации голоса неверна) выяснилось: в речевом сигнале есть участки повышенной стационарности. Т.е. если рассматривать процесс как нестационарный (в широком(!) смысле), то при коротких реализациях можно найти особые точки, в окрестностях которых стационарность резко возрастает, и процесс можно считать эргодическим(NB!). Экспериментально установлено, что эти точки встречаются в речевом сигнале с плавающим периодом от 5 до 20 мсек, и чаще всего (но не обязательно) их период совпадает с периодом "пульса" речи. Энергетические спектры этих реализаций несут всю информацию об эргодической составляющей (математиков прошу не кривиться) процесса. А оставшаяся стохастическая компонента нам и не нужна.
Для радиосвязи получается замечательная ситуация: один раз в 5...20 мсек мы передаем номер спектра (всего-лишь!). Все остальное время можем молчать. А для демодулятора лучше будет, если мы передаем этот номер непрерывно в виде какой-то, допустим, синусоидальной посылки. Т.е. есть особая точка - передаем частоты 1 и 5 к примеру. Пока не пришла следующая точка, тогда передаем следующие частоты 2 и 11 к примеру. При такой передаче свертка этой синусоиды с ее копией, а еще проще - спектроанализатор скользящего окна на выходе демодулятора, дадут нам хорошее приближение к теоретическому оптимуму по энергии. А уж если нам известны частоты или их комбинации, которые могут встречаться, и которые не могут - то простейший корректирующий код будет несложно организовать хоть в реальном времени.
Т.е. все как-то "удобно упаковывается" для радиосвязи. И неудобно для криптографии, но тут я дилетант. Впрочем, сейчас каждый программист, не говоря о системщиках, знает криптографию вдоль и поперек, и имеет собственный метод, причем гарантированной стойкости.

Сообщение отредактировал Милливольт - Nov 6 2016, 14:02

[Mister_DSP]

Ваш уровень знаний в математике(в терминологии) выше, чем мой. Я не совсем хорошо владею терминологией и некоторые моменты в посте не понял.
Предположу в своих терминах, что в вашем вокодере используется "таблично-волновой" метод синтеза речи: в режиме обучения человеческая речь нарезается на кусочки и составляется алфавит ортогональных нетривиальных речевых фрагментов фиксированной длительности (с алгоритмом отсева похожих повторов). А уже непосредственно при кодировании/декодировании идёт распознавание речевого фрагмента - сравнение его с элементами из алфавита и выбор наиболее похожего.
Классические схемы вокодеров больше "частотно-синтезные", чем "таблично-волновые". Как с музыкальными синтезаторами: FM-синтезатор и WaveTable-синтезаторы. Что-то похожее между принципами есть...

Тогда на базе такого вокодера можно сделать "именные телефоны", которые закреплены за одним человеком или группой людей(с функцией переключения банков речи).

Без кодовой книги - с универсальным алфавитом: я ничего не смог понять, когда прослушал последнюю запись.

[Милливольт]

Тогда на базе такого вокодера можно сделать "именные телефоны", которые закреплены за одним человеком или группой людей(с функцией переключения банков речи).

Совершенно верно, именно так и планировалось изначально... Но после многих споров и совещаний пришли к выводу, что подобная вещь востребована не будет.
Так что, все в растрепанных планах, увы.

Сообщение отредактировал Милливольт - Nov 6 2016, 15:51

[Mister_DSP]

Тоесть конечного результата/продукта не будет?
А если отбросить коммерцию, доступно ли повторение вашей конструкции радиолюбителями?

[GeGeL]

В вашем же проекте как я понял, основной упор идёт на протаскивание зашифрованного канала через сети GSM с устойчивостью к атакам взлома и де-анонимизации всех мастей.
Тоже интересное направление и восстребованное как и хорошими так и плохими дядьками - крайне рисковано.

Это как раз таки в моем проекте. Ув. Милливольт придерживается противоположного мнения.

1. Научно-техническое творчество - абсолютная ценность, тут и обсуждать нечего.
2. Такие вещи полезны для общества как естественный противовес против тотального перевеса в игре одного субъекта по отношению к другим субъектам.

Золотые слова. Добавлю лишь, что ни я, ни кто другой не вправе делить дядек на плохих и хороших.

Mister_DSP, ваша тема весьма созвучна с работами David Rowe, у них сильная комьюнити, стоит присоединиться.
Да, давно я не заходил на vrtp - интересный монолог у Вас. И что примечательно, я тоже сейчас насилую дешевые китайские LoRa-модули

Справедливое (по Вашей ссылке) замечание о неуниверсальности решения с предварительной отправкой "алфавита" в цифровой форме. Пытаюсь обойти эту трудность - сделать алфавит универсальным. Пришлось отказаться от иллюстраций во временной области - звук, увы, в этом случае становится "вокодерным".

Многие отказываются от голосового общения в пользу того же Torchat только из-за возможности идентификации, и не просто так в Торфоне появился вокодер, убирающий из параметров избыточную индивидуальную информацию, облегчающую идентификацию. Поэтому у меня есть огромный интерес к разработке кодека, сохраняющего разборчивость, но максимально обезличивающего голос. И это намного более востребовано, чем кажется, спросите, например, на том же SilkRoad

И вопрос по поводу перфоманса MELPE: хватил ли STM32F446 (180MHz/225DMIPS) для одновременной работы кодера/декодера?
Как вариант, сейчас использую $13 NanoPi:

http://www.friendlyarm.com/index.php?route...;product_id=109

(OpenHW/OpenSW, Debian) с $5 MicroSD, $3 USB WiFi, $4 2.4' TFT+TouchPad и $7 PowerBank.

Прекрасное портативное решение для OnionPhone и телефонии через Tor, но слишком прожорливое для PairPhone. Хотелось бы подобрать более адекватное железо для этой цели.

[Милливольт]

Многие отказываются от голосового общения в пользу того же Torchat только из-за возможности идентификации, и не просто так в Торфоне появился вокодер, убирающий из параметров избыточную индивидуальную информацию, облегчающую идентификацию. Поэтому у меня есть огромный интерес к разработке кодека, сохраняющего разборчивость, но максимально обезличивающего голос. И это намного более востребовано, чем кажется, спросите, например, на том же SilkRoad

Как неожиданно... У нас после долгих обсуждений, прослушиваний и даже ругани было сформулировано требование: не хуже MP3! А то нежные юноши и еще более нежные девы с гневом отвергнут неполноценную поделку из недоразвитой области Ойкумены. Я выметал икру и весь богатейший словарный запас, но не признать правоту коммерсантов не могу.
Этого, понятное дело, достичь невозможно. Но кое-что улучшить удалось: http://exfile.ru/483111
А тут еще оказалось, что и компрессор недопустим. Ни в каком виде. В общем, - абсолютно гробовая тема.

Сообщение отредактировал Милливольт - Nov 8 2016, 21:48

[Mister_DSP]

Да, увы, к сожалению сегодняшнее молодое поколение "большого пальца" требует качества MP3(кстати оно тоже разное бывает и далеко не всегда самое разборчивое при 8 кГц ).
И если ориентироваться на сегмент "нежных дев", то это тупиковый путь в получении гешефта за девайсы.
Такой кодек может быть очень сильно восстребован когда нужно получить высокий бюджет линка без требований к качеству речи.
Могу посоветовать поискать других заказчиков - пожарная / МЧС / альпинисты / геологи..... радолюбители "со специфическим уклоном" также будут рады.

Но кое-что улучшить удалось: http://exfile.ru/483111

ИМХО отлично вышло! Разборчивасть приемлема для служебной связи. Главное понятно что сказано.

При прослушивании Ваших записей периодически слышу эффект "стука каблуком сапога Петра Великого об паркетный пол " Что весьма придаёт оттенок Петровской России, что забавно - как будто задиктовывают царские указы! Но это так, эмоции...

Что касается Дэвида Рува и присоединения к его коммунити.
Дэвид работает над Codec2 и насколько понял разборчивость вполне устраивает. Хотя Codec2 на 700 бит/с звучит хуже чем MELPe 600. ИМХО.
На счет радиотракта - у него классическая NFM, с LoRa режимами и подшумовым приемом замечен мной не был.

А на счёт обезличивания голоса, ИМХО можно вокодировать с постоянным Pitch-ем. Вот, приложил варианты голосовых проб с постоянным дефолтовским Pitch-eм. ЕМНИП =50.0 в MELP. В итоге имеем "голос робота", хозяина которого установить невозможно? (или уже и это возможно?)

 robot_melp_489bps.rar ( 475.75 килобайт ) Кол-во скачиваний: 46

Как вариант, сейчас использую $13 NanoPi:

Весьма интересно, но я сейчас как раз прорабатываю вопросы габаритов и энергопотребления. Нужен мобильный вариант от батареек, умещающийся в ладони.

Сообщение отредактировал Mister_DSP - Nov 9 2016, 06:01

[Милливольт]

При прослушивании Ваших записей периодически слышу эффект "стука каблуком сапога Петра Великого об паркетный пол " Что весьма придаёт оттенок Петровской России, что забавно - как будто задиктовывают царские указы! Но это так, эмоции...

Огромная, просто гигантских размеров благодарность! Ваше точное наблюдение здорово помогло.
Я не обращал на это внимание, а следовало бы! Причину и следствия доложу попозже.

[Милливольт]

Добавлю: в результате проблема с универсальным алфавитом успешно решилась. Он обещает быть не более 10КБ, что для современных ЗУ вполне приемлемо. Прилагаю иллюстрацию, в которой два голоса, причем в алфавите пока нет кластеров, полученных из женских голосов(NB!).
Чуть не сдох за две ночи.
http://exfile.ru/483127

[Mister_DSP]

Какой битрейт у последнего образца?
По распознаваемости хорошо, даже пол голоса можно отличать.

Кодовую книгу можно сделать больше, современные контроллеры имеют около 1 Мбайта флеша, поэтому не проблема.
Главное чтобы неявно РАМу не жрал (как это с Codec2) - а то понапишут malloc-и - и потом сиди думай сколько памяти на кучу(heap) отводить

У моего мода MELP489 тоже есть один призвук: слегка пукает когда тишина, но это вокодер так акустический шум с микрофона вокодирует.
Проблема решается простым Noise-Killer-ом:

#define NOISE 50

u8 NoiseKiller(s16* buf)
{
u32 i=FRAME;
s32 a=0;
while(i--)if(*buf<0)a-=*buf++;
else a+=*buf++;
if((a/FRAME)<NOISE)
{
memset((void*)(buf-FRAME),0,FRAME<<1);
return 1;
}
return 0;
}

[Милливольт]

Какой битрейт у последнего образца?

Пока динамический. Т.е. каждые 5...20 мсек идет один байт номера кластера. Несжатые данные для приведенной иллюстрации уложились в 850 бит/сек (женский голос требует несколько большего количества данных вследствие более высокой частоты следования посылок). Если убирать периоды молчания и хотя бы в простейшем виде сжимать выходную цифровую последовательность (а она хорошо сжимается даже классическим Хаффменом) то легко выйти на 300. Дальше надо извращаться, но пока не до того, бардак в программе дикий.

Кстати, по поводу возможности неидентификации голоса абонента: в предлагаемом методе все получается легко и просто. http://exfile.ru/483128
Можно сравнить с предыдущей иллюстрацией. И это не работа УСЧ, восстановить исходные частоты формант и посылок обратным преобразованием не удастся.

Сообщение отредактировал Милливольт - Nov 10 2016, 14:18

[Mister_DSP]

ИМХО VBR для радиосвязи не очень, потому что на лету не есть камильфо дёргать регистр бодрейта передатчика/приемника. Ну и синхронизировать как-то надо. Поэтому берется максимальный (пиковый битрейт).

[Милливольт]

ИМХО VBR для радиосвязи не очень, потому что на лету не есть камильфо дёргать регистр бодрейта передатчика/приемника. Ну и синхронизировать как-то надо. Поэтому берется максимальный (пиковый битрейт).

В каноническом варианте - именно так. А мы попробуем адаптировать модулятор к особенностям кодера. Ведь речь идет о полудуплексе. Заодно и синхронизацию можно будет похерить. Если на входе спектроанализатор скользящего окна... Но то такэ... Сначала надо для демонстрации серьезности заявки передать цифровой сигнал поверх GSM.

[Mister_DSP]

Ниже выложил пробу звука на 978 бит/с - это тоже что и MELP 1200, только без битов FEC.
Средний вариант между 1956 bps и 489 bps.

 proba_978_bps.rar ( 2.68 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 44


Как видно, уже такого битрейта хватает на предельное распознавание речи в развлекательных радиопередачах.

Ну ещё 4 пробы звука с микрофона: оргигнал, melp 978, и пара обезличенных проб: робот с высоким и низким значением Pitch:

 melp_978bps_examples.rar ( 952.71 килобайт ) Кол-во скачиваний: 39




Ну и сам вокодер для достоверности в экспериментах:
 MELP_978BPS.rar ( 364.13 килобайт ) Кол-во скачиваний: 51


Сообщение отредактировал Mister_DSP - Nov 11 2016, 12:22

[Милливольт]

Ниже выложил пробу звука на 978 бит/с - это тоже что и MELP 1200, только без битов FEC.
Средний вариант между 1956 bps и 489 bps.

Спасибо, полезно. У Вас в оригинальном файле какая-то предобработка? Вроде бы предварительное эхо?
Я его ради интереса пропустил через свой кодек http://exfile.ru/483147
Если слушать через динамик, то, как мне кажется, мой вариант предпочтительнее, если же через наушники, то однозначно - МЕLP лучше.

[Mister_DSP]

Если вы спросили про первую пробу(где 2 голоса), то это запись с радио - может быть все что угодно: начиная от эха, заканчивая фоновыми звуками.

[Милливольт]

Всё, нет моих сил больше. В файле - последняя версия акустической части, ничего менять не буду. С вокодера, которому передается только нормированный энергетический спектр (без синусной и косинусной компонент), выжать что-нибудь еще невозможно. Пришлось отказаться от полулогарифмического сжатия сигнала, т.к. все эксперты морщили носы, говорили о "советском" звучании и т.п.
Впрочем, замечания приму к сведению и буду за них признателен (виртуально, понятное дело).  RESUL.WAV ( 80.08 килобайт ) Кол-во скачиваний: 70

[z64]

Я правильно понял постановку задач. Нужно получить неузнаваемость голоса абонента?

[Милливольт]

Я правильно понял постановку задач. Нужно получить неузнаваемость голоса абонента?

Нет, разумеется, у меня такой задачи не стоит. Пока только рожал ежика. Смысл родов в том, чтобы ограничиться минимумом информации как передаваемой по каналу связи, так и хранимой в приемном и передающем устройстве. При приемлемом качестве речи (хотя желания потенциальных пользователей в этом плане абсолютно нереалистичны).

[Mister_DSP]

какой битрейт (максимальный, пик) у последней звуковой пробы?

Сообщение отредактировал Mister_DSP - Nov 13 2016, 04:41

[Милливольт]

какой битрейт (максимальный, пик) у последней звуковой пробы?

Такой же, не изменился. Для именно этой пробы - 850 без предварительного сжатия и 300 после Хаффмена. Изменил только окно данных в синтезаторе.

[Mister_DSP]

По качеству если 800 бит/с - то уступает MELP-у. Если 300 бит/с - превосходно для такого битрейта!

Какой размер блока в байтах сжимаете Хаффманом?

[Милливольт]

Какой размер блока в байтах сжимаете Хаффманом?

300 миллисекунд

[Mister_DSP]

Сможет ли Хаффман пожать блок из 33 байт? Это 6 фреймов вокодера MELP, данные кореллируют между собой (параметры речевого сигнала)

[Милливольт]

Сможет ли Хаффман пожать блок из 33 байт? Это 6 фреймов вокодера MELP, данные кореллируют между собой (параметры речевого сигнала)

Да, в каноническом включении здесь проблемы. Но если представлять последовательность байт в виде ДИКМ, причем невязку корректировать в последующем такте, то все очень недурно получается. Номера передаваемых спектров надо, понятное дело, изначально располагать по частости встречаемости и минимальному ожидаемому приращению на последующем такте.
Этот метод мы отработали еще при цифровой передаче ЭКГ через акустический канал мобильника (как говорит ув. GeGel "поверх GSM"). (это лучше нарисовать, т.к. я что-то косноязычно выражаюсь).

Для иллюстрации та же запись с разным битрейтом. Это без(!) Хаффмена, просто передаваемые спектры обновляются не при появлении каждой новой "особой точки", а через такт  RESUL400.WAV ( 80.08 килобайт ) Кол-во скачиваний: 74
, через два такта, через три, т.е. время обновления спектра становится не приблизительно 10 мсек изначально, а 20...30.. и т.д.  RESUL200.WAV ( 80.08 килобайт ) Кол-во скачиваний: 56

 RESUL150.WAV ( 80.08 килобайт ) Кол-во скачиваний: 62
 RESUL100.WAV ( 80.08 килобайт ) Кол-во скачиваний: 68

Из этих иллюстраций хорошо видно (слышно) как действительно сильно коррелирован речевой сигнал.

Сообщение отредактировал Милливольт - Nov 13 2016, 09:21

[Mister_DSP]

При таких крохотных битрейтах вышло великолепно! Речь на грани разборчивости, зато в узкие каналы пролезет.

Единственно в пробе на 100 бит/с фрагменты слов проглатываются - это плохо.

А так в целом отлично!

Если спектр не обновляется, а только через такт: выходит вы просто дублируете синтез волны при декодировании или как?
Я так делал, получается голосовой джиттер. Фрейм у меня 22,5 мс.

Пробовал LSP брать через раз - нормально выходит, но если брать через 3 раза, то уже неприемлемо.

Мой мод кодека до 381 бит/с ещё можно уменьшить путём загрубления Pitch/Gain/BPV. LSP лучше не трогать.
Но качество пострадает, расборчивость на грани.

[Милливольт]

Единственно в пробе на 100 бит/с фрагменты слов проглатываются - это плохо.

В очередной раз спасибо за ценное замечание. Устранил.  RESUL100.WAV ( 80.08 килобайт ) Кол-во скачиваний: 78

Но для стабильного потока без сжатия не получается 100 - только 120. Т.е. 1 раз в 100 мсек передается номер спектра (8 бит) плюс количество повторений в течение этого периода времени (4 бита).
Итого 12 бит за 100 мсек, соответственно 120 бит/сек. Звук грубоватый, конечно, не выйдет говорить в итальянском темпе, но для служебной связи, возможно, и будет приемлемо.
Вообще, рекорды битрейта - не самоцель. А вот передача поверх GSM должна показать кто есть ху.

Сообщение отредактировал Милливольт - Nov 14 2016, 17:51

[Mister_DSP]

Пробовал навернуть Рида-Соломона на пакет 6x6 байт - раздул до 8x8 байт (добавочные 2x8 8x2 и 2x2). Потребовалось увеличить битрейт модема в 2 раза. В итоге только хуже -много пакетов теряется в дальней зоне, а в ближней - с искажениями.

Видать, чутьё упало на 3дБ, поэтому пакетов нет, коррекция простаивает....

Так что Ваш интерес снижать битрейт - очень восстребованное ИМХО дело!

Сообщение отредактировал Mister_DSP - Nov 16 2016, 05:18

[Милливольт]

В итоге только хуже -много пакетов теряется в дальней зоне, а в ближней - с искажениями.

У нас при разработке микромощной телеметрии для использования внутри зданий была та же самая история. Ничего из общеупотребительных средств не помогало. Но в итоге проблема решилась успешно.
Если это будет уместным, опишу подробно.

[Mister_DSP]

У нас при разработке микромощной телеметрии для использования внутри зданий была та же самая история. Ничего из общеупотребительных средств не помогало. Но в итоге проблема решилась успешно.
Если это будет уместным, опишу подробно.

напишите в личку пожалуйста о способе решении, если можно....

[Милливольт]

напишите в личку пожалуйста о способе решении, если можно....

Отправил.

[Mister_DSP]

Поковырял MELP, родил ещё моды на 400, 350, 300 и 267 бит/c:

 AMELP_400.rar ( 320.96 килобайт ) Кол-во скачиваний: 42


 AMELP_350.rar ( 316.16 килобайт ) Кол-во скачиваний: 31


 AMELP_300.rar ( 331.7 килобайт ) Кол-во скачиваний: 30


 AMELP_267.rar ( 324.99 килобайт ) Кол-во скачиваний: 33


Оригинал:
 ORIGINAL.rar ( 325.21 килобайт ) Кол-во скачиваний: 38


С битрейтами 300 и 267 бит/с - осуществима конфигурация приемника RFM96 с чувствительностью: -135,7 dBm (0,037 мкВ)
А это - километры расстояний при мощности передатчика 50 мВт

[Милливольт]

С битрейтами 300 и 267 бит/с - осуществима конфигурация приемника RFM96 с чувствительностью: -135,7 dBm (0,037 мкВ)
А это - километры расстояний при мощности передатчика 50 мВт

Блажен кто верует, тепло ему на свете (Ц).
Т.к. шумы эфира и индустриальные помехи никуда не деваются. У советских разработчиков систем связи была такая присказка: "Сначала мы выжали чувствительность, а потом начали с ней бороться". Кстати, из истории: во всех портативках ЧМ вытеснила SSB, хотя энергетический проигрыш радиолинии немалый.
А насчет 50 мВт и километров - это не показатель. И в любом случае хорошая аналоговая станция в тех же условиях даст результат как минимум не хуже (проверено и перепроверено) Мозг, обрабатывая речевой сигнал в помехах и шумах, дешифрует его так успешно, что нам с DSP и не снилось пока.

[Mister_DSP]

у меня корелляционный приемник. он сигнал из-под шума вытаскивает.
вот ещё сделал 200 бит/с
для конфига модема -137,1 дБм !

 200bps.wav ( 329.11 килобайт ) Кол-во скачиваний: 175

[Милливольт]

у меня корелляционный приемник. он сигнал из-под шума вытаскивает.
вот ещё сделал 200 бит/с
для конфига модема -137,1 дБм !

 200bps.wav ( 329.11 килобайт ) Кол-во скачиваний: 175

Насчет "корреляционного приемника" Вы, как мне кажется, несколько преувеличиваете. Т.к. Шеннон неопровержим...

Сделайте одолжение, закодируйте МЕЛПом - 200 бит мой файл. Очень интересно. А то у меня уже от этой чертовой работы глаза на затылке. Хочется сравнить с передовыми достижениями супостатовской мысли (свой вариант этой записи я уже выкладывал).

 _09_mp4.wav ( 80.08 килобайт ) Кол-во скачиваний: 103


Сообщение отредактировал Милливольт - Nov 18 2016, 16:59

[Mister_DSP]

Опачки! .......

Милливольт, спасибо за оригинальный звуковой образец, сделав то что вы попросили, я обнаружил, что пропёрся: нет пола голоса - везде тон низкий.
Звуковой образец 200 bps (с мужским голосом) прилагаю:
 final.wav ( 59.11 килобайт ) Кол-во скачиваний: 112


Вернулся к 400 бит/с моде:
 400bps.wav ( 80.04 килобайт ) Кол-во скачиваний: 120


ИМХО мне кажется что 400 - 300 бит/с - это "Шенноновский предел" классических вокодеров.
Всё что ниже - приходится много выкидывать: удлинять фрейм - тогда речь будет стремиться к нечленораздельному мычанию, атрибуты кодовой книги подрезать - будет мыльничный голос или ворочание языком, подрезать разрядности громкости - будет мямленье, подрезать тон - будет робот или потеря пола голоса,...

Так что останавливаюсь на 400 бит/с, который можно сделать 300 и 200 бит/с, путём понижения частоты семплирования с 8 кГц - на 6 или 4 кГц соответственно.
Но 6 кГц ещё терпимо (в радиосвязи верхняя ЗЧ 3400 Гц, а при 6 кГц семплировании Fmax=3 кГц - что ещё терпимо...)
А Fs=4 кГц уже глушняк.....

Кстати, из истории: во всех портативках ЧМ вытеснила SSB, хотя энергетический проигрыш радиолинии немалый.

Это потому что SSB не быдло-ориентированная... Не каждому захочется слушать квакание и крутить ручку "clarifier". Может я отстал от жизни, но единственный портативный SSB вариант я видел - Dragon SY 101 на 27 МГц.
А так конечно SSB лучше , но как писал дедушка Поляков, при малых индексах ЧМ модуляция не уступает SSB.

[Dr.Alex]

Насчет "корреляционного приемника" Вы, как мне кажется, несколько преувеличиваете. Т.к. Шеннон неопровержим...

Шыннон ни коим образом не запрещает «««Вытаскивать Сигнал Из-Под Шума»»», как некоторые любят выражаться.

А наоборот, даже настаивает на этом.

Передавайте со скоростью 0.1 бит/c на Герц полосы, и сможете принимать при S/N —11.4 дБ.

[Mister_DSP]

В RFM96 так же как и в чипах Семтеч: SX1276 и аналогичных , наряду с обычными FSK/OOK режимами есть ихний проприетарный режим, называемый LoRa (LOng RAnge).
За счёт расширения битовой последовательности (привет DCSS, чипы, чирпы) удаётся заставить ЧМ-детектор выделить сигнал в 100 раз меньший чем шум (при 4096 чипов на 1 бит). Итого когда классический GFSK детектор имеет SNR=+9дБ, детектор в LoRa-режиме обеспечивает в пределе до SNR=-20 дБ.(со знаком МИНУС)

Но не стоит забывать, что и полоса пропускания растёт и она тупит чутьё, так как насасывается шумов.

Но - выигрыш от расширения полосы больше, чем проигрыш - при серединных значениях спред-фактора и полосы.
На крайних случаях минимумы чутья - то полоса широкая слишком, что длина расширяющей последовательности мала...

До предела Шеннона даже корелляционным приемникам далеко... По-мойму ещё 10-20 дБ остаётся до предела.

Помехи корелляционному приемнику не страшны как классическому, так как приемный тракт обработвывет на подшумовом уровне.

Я в шоке: 50 мВт мощности, антенны - простые проволочки - а приемник ловит на 4 км по прямой и без радиовидимости в городских условиях (правда с поиском точки приема -которая обнаруживается в 2-3 шагах от построек как обычно.....) И что самое ценное - в пределах 1-1,5 км связь устойчива и без интерференционных проявлений (не глохнет). А вот FSK-передатчик мало того что даже в пределах квартиры интерферирует так ещё и на 400-500 метров дальность максимально... при тех же равных условиях: антенны/мощность

Сообщение отредактировал Mister_DSP - Nov 19 2016, 15:40

[Dr.Alex]

Помехи корелляционному приемнику не страшны как классическому, так как приемный тракт обработвывет на подшумовом уровне.

Корреляция оптимальна в гауссовом шуме, а практически ВСЕ проблемы СЕГОДНЯШНЕЙ связи как раз в том, что искажения вовсе не гауссовские.
Иначе наша жысть была бы легка и проста как у сферического коня в вакууме.
Да и вообще корреляционный приёмник это математическая абстракция..

Итого когда классический GFSK детектор имеет SNR=+9дБ, детектор в LoRa-режиме обеспечивает в пределе до SNR=-20 дБ.(со знаком МИНУС)

Сравниваете тёплое с мягким.
Вот открываем шит на 1276 и смотрим::
FSK/OOK, 4.8 kb/s ..................................................... —119 дБм
LoRa, 62.5 kHz bandwidth, SF=6 (4688 b/s) ............. —121 дБм

То есть примерно на 2 дБ лучше. Так что сказок тоже не надо.

До предела Шеннона даже корелляционным приемникам далеко... По-мойму ещё 10-20 дБ остаётся до предела.

Современные системы (например DVB-x2), работают примерно в 1 дБ от Шеннона.
Это если считать от АЦП.
Если считать от антенны...... ну...... хорошие приёмники имеют право шуметь на 2 дБ всего, это реально. А то и меньше.
Так что как ни крути, децибела 3 до Шеннона получается.

[Милливольт]

Шыннон ни коим образом не запрещает «««Вытаскивать Сигнал Из-Под Шума»»», как некоторые любят выражаться.

Господа, вы меня пугаете. Причем, очень сильно.
Много лет считалось, что для любой радиолинии необходим расчет энергетического потенциала, например так:
" Пусть для того чтобы обеспечить требуемую вероятность ошибки при передаче одной двоичной единицы информации , необходимо иметь энергетическое отношение сигнал/ шум:
h2O.ТР=ЕО/NOе=(PC/PШ)ВХ*tО*fЭ; (9)
Тогда требуемое отношение сигнал / шум берут с некоторым запасом (системный запас), т.е.
(PC/PШ)ТР=gСИСТh2O.ТР/tО*fЭ; (10)
где gCИСТ- коэффициент запаса, выбирается от 2 до 10. Зададимся gCИСТ=4.
Для того чтобы линия связи обеспечивала передачу информации с помехоустойчивостью не ниже заданной, необходимо выполнить условие:
(РС/РШ)ВХі(РС/РШ)ТР; (11)
Приняв во внимание (8), (10) и (11) имеем:
(РИЗЛGSЭ/4pr2NOе)exp(-0.23ar)іgСИСТ h2o ТР/tО; (12)
Шумовая температура: Тэ=1000 К;
Отношение с/ш: g=50Дб;
Длительность элементарного символа: tО=75,3 мкс;
Длина волны: l=14,8 см;
Коэффициент запаса: gСИСТ=4;
Коэффициент затухания: a=0,1 дБ/км;
Коэффициент, учитывающий уменьшение скорости передачи: gR=0,75
Расстояние между передатчиком и приемником: r=250 км;
Скорость передачи информации – R = gR * log2 n/ tО = 23000 бит/с;
Спектральная плотность флюктуационных шумов на входе приемника - NO= кТэ= 1,38 * 10-20
Диаметр бортовой антенны: d=0.5 м;
Диаметр антенны наземной станции: D=25 м;
Коэффициент использования поверхности антенны: hА=0,55;
Требуемая средняя мощность сигнала излучаемого передатчиком в нашем случае выразится формулой:
РИЗЛіgСИСТ /gR * ln (1/2Рош ) * R * NO *(4lr/pdDhА)2 =1,74 * 10-6; "
см. напр. http://www.techproof.ru/prunids-104[/i]6-1.html

Ну и т.п. расчеты.

Но тут явился некий ужасно корреляционный приемник, который при прочих равных условиях обеспечивает дальность связи много большую, чем все достижения человечества до того. А вообще-то он всего лишь: " Приемник, принцип действия которого основан на перемножении входного сигнала с одним или несколькими опорными сигналами известной формы и измерении функции взаимной корреляции. ".
Но с его появлением: " Я в шоке: 50 мВт мощности, антенны - простые проволочки - а приемник ловит на 4 км по прямой и без радиовидимости в городских условиях". (Ц).

Т.е. теперь расчет радиолинии - ффтоппку, методику измерения - туды-ж, оценку Ку и КНД антенн - само собой.
Это форум разработчиков или лампочку Ильича вкручиваем около новособранного детекторного приемника?

Сообщение отредактировал Милливольт - Nov 19 2016, 17:20

[Dr.Alex]

Но тут явился некий ужасно корреляционный приемник

А я-то здесь при чём? :-о

[Mister_DSP]

Не надо так воспаляться...

Факт остается фактом: отсутствие интерференционных проявлений до 1,5 км и связь в пределах 4 км без радиовидимости.

Покажите мне приемник на 600 бит/с с чутьём не хуже -135 дБм! Модель чипа в студию!

Сообщение отредактировал Mister_DSP - Nov 19 2016, 17:33

[Dr.Alex]

Покажите мне приемник на 600 бит/с с чутьём не хуже -135 дБм! Модель чипа в студию!

Не совсем понял, с какой целью мы должны вам что-то показывать? :-))))))))

[Mister_DSP]

у меня совершенно нет желания тут усираться и что-то доказывать тем кто даже не в курсе RFM96

тема себя исчерпала, пока полезного в ней ничего не вижу.

вопрос остается в силе: приемник с чутьём не хуже -135 дБм на 600 бит/с. дальше можете соревноваться в троллинге. селяви.

Сообщение отредактировал Mister_DSP - Nov 19 2016, 17:47

[Dr.Alex]

у меня совершенно нет желания тут усираться и что-то доказывать тем кто даже не в курсе RFM96

тема себя исчерпала, пока полезного в ней ничего не вижу.

вопрос остается в силе: приемник с чутьём не хуже -135 дБм на 600 бит/с. дальше можете соревноваться в троллинге. селяви.

Вы можете нормально объяснить, почему вам должны его показать?
Это докажет какую-то вашу мысль (какую?) и вы выиграете какой-то спор?

На вашем RFM96 стоит чип SX1276, всем здесь известный, и данные по чувствительности которого я вам привёл.

[Милливольт]

у меня совершенно нет желания тут усираться и что-то доказывать тем кто даже не в курсе RFM96
тема себя исчерпала, пока полезного в ней ничего не вижу.

Напрасно Вы так... Никакая разработка прибора эвфемизмов не терпит, и без ругани успешной не бывает. В противном случае изделие рождается мертвым.

Впрочем, если угодно, - приношу Вам извинения за форму изложения своих взглядов.

Сообщение отредактировал Милливольт - Nov 19 2016, 19:08

[Grizzzly]

вопрос остается в силе: приемник с чутьём не хуже -135 дБм на 600 бит/с. дальше можете соревноваться в троллинге. селяви.

Да вроде как вполне нормальное чутье, даже завышено, эдак, децибел на 10.

Для 600 бит/с Lora работает с ~ -145 дБм: рис. 1.

Ну а вот сами приемопередатчики:
http://ww1.microchip.com/downloads/en/Devi...c/50002346B.pdf
http://ww1.microchip.com/downloads/en/Devi...c/70005219A.pdf

Еще здесь на 5-м слайде есть табличка.

[Dr.Alex]

Да вроде как вполне нормальное чутье, даже завышено, эдак, децибел на 10.

Для 600 бит/с Lora работает с ~ -145 дБм: рис. 1.

Еще здесь на 5-м слайде есть табличка.

Напутали вы что-то, и сайт мусорный какой-то.
Давайте всё-таки к первоисточнику.
Открываем самый распоследний шит: http://www.semtech.com/apps/filedown/down....file=sx1276.pdf
Смотрим стр.25: чувствительность ЛоРа на скорости 782 бит/с есть —131 дБм.
Сравнить с ФСК на такой скорости нельзя, так как нет такого режима или нет данных в шите.
Зато можно сравнить на скорости около 4800:
FSK/OOK, 4.8 kb/s ..................................................... —119 дБм (стр.16)
LoRa, 62.5 kHz bandwidth, SF=6 (4688 b/s) ............. —121 дБм (стр.25)

[Grizzzly]

Давайте всё-таки к первоисточнику.

Посмотрел табличку. Ну, для 600 бит/с будет где-то -133 дБм.

Вот здесь получается, что -134 дБм: http://www.semtech.com/images/datasheet/an1200.22.pdf
Рисунок 3 на странице 12.

Как раз есть кривые и для FSK, и для Lora.

P.S. Спасибо, что подправили меня и привели верный даташит

[Mister_DSP]

Семтек лора калькулятор в помощь...
Даташит - это фигня, малое пространство вариантов и сравнить не получится.
Вот для 600 бит/с : -135 дБм

Напрасно Вы так... Никакая разработка прибора эвфемизмов не терпит, и без ругани успешной не бывает. В противном случае изделие рождается мертвым.
Впрочем, если угодно, - приношу Вам извинения за форму изложения своих взглядов.

Извинения приняты.
Может я конечно своими выкладками "разбудил в вас зверя", но я считаю что это не повод ругаться.
Ну и форум разработчиков электроники он на то и форум, что иногда и "лампочку Ильича" приходится вкручивать

А вообще это нисколько не нарушает расчета бюджета линка, алгоритм которого вы тут приводили, речь идет о несколько большей чувствительности приемника и его иммунитету к интерференции. Всё остальное как обычно. Никаких торсионных полей там нет

Зато можно сравнить на скорости около 4800:
FSK/OOK, 4.8 kb/s ..................................................... —119 дБм (стр.16)
LoRa, 62.5 kHz bandwidth, SF=6 (4688 b/s) ............. —121 дБм (стр.25)

Некорректное сравнение!
То что для ФСК - это на частоте 433 МГц (Band 2 3)
А LoRa на 868 МГц (Band 1) и конечно она занижена для этого диапазона

Вот для скорости 6,2 кбит в сек. чутье -124 дБм.
Что на 3 дБ выше чем вы указали , а скорость в 1,5 выше - не хило так да???

Я к тому что параметры ещё надо правильно выбирать!
Так что 1:0 в мою пользу =)))



Сообщение отредактировал Mister_DSP - Nov 20 2016, 12:13

[Grizzzly]

Семтек лора калькулятор в помощь...

Интересная вещь! Спасибо. Жалко, что он не кроссплатформенный. Даже странно, это всё же разработчики "железа", а не секретари в офисе =) У меня Linux, под Wine тоже не завелось Любопытно было бы посмотреть различные комбинации.

[Mister_DSP]

Интересная вещь! Спасибо. Жалко, что он не кроссплатформенный. Даже странно, это всё же разработчики "железа", а не секретари в офисе =) У меня Linux, под Wine тоже не завелось Любопытно было бы посмотреть различные комбинации.

Очень полезная программа для Лора-строительства, позволяет:
1) выбрать конфигурацию с максимальной чувствительностью при данной скорости
2) оптимизировать пакет и навернуть код-рейт FEC
3) узнать время длительности всей посылки, преамбулы

Одним словом, оптимизация параметров под свои цели.

Она требует Microsoft .Net framework и если нет нужного, скачивает и устанавливает....

Есть ещё другая программа(не момню название), для конфигурации регистров и их экспорта в текстовый файл

[Grizzzly]

Вот что еще нашлось: http://strij.net/publikatsii/tehnologiya/l...strij-lora.html
Отечественный "Стриж", пишут, что чувствительность порядка -152 дБм. Какая-то сверхузкополосная модуляция. Не читал, поэтому не осуждаю :-))) Надо внимательно изучить их спецификации.

Нашелся онлайн калькулятор: http://strij.net/lpwan-kalkulyator

[GeGeL]

Сейчас играюсь с дешевыми образцами SX1278 (433 MHz only) от китайского производителя. Их (а также SX1276) будет поставлять в RU и UA известная компания наряду с RN2483 от Microchip.
Интерфейс - SPI (доступ к регистрам SX1278) + прерывания, C-библиотека имеется.
Позже дам отчет по BER в реальных условиях.

По кодеку: битрейт 400bps вполне реален для передачи поверх GSM. Предложенный мною модем потребует минимальной переделки, если останутся MELPE-фреймы (67.5 mS): просто передавать вместо одного бита подряд три одинаковых (18 8KHz сэмплов/3 периода на бит). Возможна оптимизация в виде предискажения вейформы, а также особенности коррелятора: возможно, эффективнее будет отбрасывать начало вейформы.
Также можно выйти на 600 bps (12 сэмплов/2 периода на бит).

Mister_DSP, какие исходники Вы берете за основу: MELP float, fixed или MELPE? И пробовали ли оптимизировать под ARM?
Тупо портирование рефференс-кода MELPE fixed на STM32F446 из Keil потребовало более 500 MIPS (анализ), так что там непочатый край работы по оптимизации. И, возможно, гуру подскажут: на сколько сложно перевести его на float? И на сколько это будет эффективно для Cortex F4?

Прикрепленные изображения

 

[Aner]

Смотрите на Cortex F7 или даже на H7, у STM в Cortex F7 DSPшки их не такие шустрые против 2000 от TI, непочатый край работы по оптимизации есть и не только по оптимизации. Мысил бродят о когерентном LoRa на SX1276, но както все у них неудобно пока. Также хотелось ToF, но они в чип ничего не заложили.

[Mister_DSP]

Mister_DSP, какие исходники Вы берете за основу: MELP float, fixed или MELPE? И пробовали ли оптимизировать под ARM?
Тупо портирование рефференс-кода MELPE fixed на STM32F446 из Keil потребовало более 500 MIPS (анализ), так что там непочатый край работы по оптимизации. И, возможно, гуру подскажут: на сколько сложно перевести его на float? И на сколько это будет эффективно для Cortex F4?

Melp Float 2400.
Из оптимизации только - переделка структуры пакета.
А дальше - эксперименты. К примеру - можно выкинуть Фурье-магнитуды (10 FMAG) и все процедуры с ними связанные. С оставленными LSF-ками голос не хуже. Потом с размером фрейма можно поиграться. Но за 640 семплов лучше не заходить, так как звук уже похож на мычание.

Пробовал Melp 1200 fixed point, но он у меня даже на ПК быстро не пошел.

Заливаю всё на STM32F407 (STM32F4discovery). Декодер работает на 40 МГц, энкодер на 20 МГц больше.

Может конечно, я делаю неверно, но melpe-600 у меня нет. А тех pdf-ок которые есть (они тут мелькали в одной из тем здесь) мне недостаточно чтобы сделать полностью всё то что написали..

[Милливольт]

Нашел ГОСТовские фразы для проверки связи, сделал файлы. Может быть, кому пригодится .
Все недоработки звука вылезают сразу.
 _10_mp4.wav ( 132.41 килобайт ) Кол-во скачиваний: 95

 _12_mp4.wav ( 132.41 килобайт ) Кол-во скачиваний: 54

 _11_mp4.wav ( 125.08 килобайт ) Кол-во скачиваний: 50

 _13_mp4.wav ( 110.08 килобайт ) Кол-во скачиваний: 46

 _14_mp4.wav ( 143.74 килобайт ) Кол-во скачиваний: 46

 _15_mp4.wav ( 110.08 килобайт ) Кол-во скачиваний: 52

 _16_mp4.wav ( 106.08 килобайт ) Кол-во скачиваний: 58


Сообщение отредактировал Милливольт - Nov 20 2016, 19:24

[Mister_DSP]

Попробовал уменьшить битрейт с 400 на 300, путём загрубления атрибутов речи. Пока не ахти, но всё-же выкладываю.
Раздражает синтетическо-старикашеский оттенок голоса! И чем-то на Codec2 смахивает (на 450 bps)

 MELP_300bps.wav ( 445.04 килобайт ) Кол-во скачиваний: 61


И всё-же на 400 bps вышло лучше.

Мне надо 300 bps, чтобы использовать совместно с LoRa RFM96 в режиме чувствительности -135,7 дБм.
С 400 bps чутьё только -133 дБм.



У меня точно такой же, но на чипе RFM96 и логотип HopeRF
Они кстати, только до +17 дБм непрерывно могут давать, на +20 дБм можно если только с 1% длительностью (так в даташите написано)
ИМХО это - самый лучший приемо-передатчик, который я видел...
Такие значения чувствительности получать и без жестких требований по кварцу ! И устойчива к интерференциям - а это ОЧЕНЬ важно для моих задач (мобильный абонент в пешем движении).

Сообщение отредактировал Mister_DSP - Nov 21 2016, 06:24

[GeGeL]

400bps - это хорошо. Я так понимаю, фрейм у Вас остается 22.5 mS. Не пробовали играть с параметрами MELPE1200, объединяющего 3 фрейма? Или сделать все по документу на 600 (4 фрейма, 90mS)?

ПС: Прилепил библиотеку на SX1278 и даташит.

Прикрепленные файлы

 lib1276.rar ( 6.16 килобайт ) Кол-во скачиваний: 15
 sx1276_77_78_79.pdf ( 3.12 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 12

 

[Aner]

Жесткие требования по кварцу как раз таки есть. Лучше находить 2ppm, 5 ppm похуже. Обычно подешевле дотупны 10ppm_ные, на этой плате он и установлен. Тут нужно не забывать что такая высокая чувствительность ( или бюджет линка) во многом обеспечивается идеальными условиями и отлаженным, согласованым RF трактом с учетом антенны, не столько малой полосой.

[Mister_DSP]

400bps - это хорошо. Я так понимаю, фрейм у Вас остается 22.5 mS. Не пробовали играть с параметрами MELPE1200, объединяющего 3 фрейма? Или сделать все по документу на 600 (4 фрейма, 90mS)?

Оригинальный MELP 2400:
фрейм 180 семплов = 22,5 ms
биты:
LSF 25 = 7 +6 +6 + 6
FMag 8
Pitch 7
Gain 8
BPV 4
Jitter 1
Sync 1
Итого: 54 бита на 1 фрейм

Мои преобразования в 400 бит/c:
фрейм 640 семплов = 80 мс
LSF 13 = 7+ 6 (msvq_index 3,4 выкинул - это составляющие высшего порядка, не смертельно)
FMAg = 0 - полностью убрал (полагаю, это дубляж инфы LSF для реализации исправления ошибок по FEC) - в melpe-600 их нет
Pitch 7
Gain 8
BPV 4 - оставил фильтры как есть (а то женский голос может стать мужским)
Jitter =0 - выкинул
Sync =0 - это вообще выкинул не задумываясь
Итого: 32 бита или 4 байта ровно

Зло тут ИМХО в длинном фрейме: местами речь похожа на мычание.

Показывал знакомым: 50 на 50: одни говорят неприемлемо, другие считают - приемлемо.

Касаемо документов, я нашёл:

1) Real Time Implementation of 600 bps MELP Vocoder

2) Stanag 4591 .. the 600 bps 1200 bps and 2400 bps NAT0 interoperable narrow band voice coder (с подписью вица-адмирала)

3) New Nat0 stanag narrowband voice coder 600 bps

Но у меня не так много знаний в голове чтобы выполнить ВСЁ что там предлагается.

На "Попугае Какаду" на 600 бит/с(с сайта melpe) всё-же речь разборчивее чем на моём моде 400 бит/с.
 fspeech_600_demo.wav ( 253.79 килобайт ) Кол-во скачиваний: 57


А на счет софта на RFM96 - так в инете его куча , проблем особо нет. Правда, я родил свой инклуд (модуль) для RFM96 на основе подобной библиотеки..

А вот мой "Какаду" на 400 бит /с. Из слышимых недостатков: местами невнятная речь и эффект звучащей струны:
 kakadu400.wav ( 255.04 килобайт ) Кол-во скачиваний: 48


Надо бы попробовать несколько коротких фреймов обработать(4) и обобщить лишь часть параметров и сунуть в пакет (как в melpe 600).

Жесткие требования по кварцу как раз таки есть. Лучше находить 2ppm, 5 ppm похуже. Обычно подешевле дотупны 10ppm_ные, на этой плате он и установлен. Тут нужно не забывать что такая высокая чувствительность ( или бюджет линка) во многом обеспечивается идеальными условиями и отлаженным, согласованым RF трактом с учетом антенны, не столько малой полосой.

С вами согласен, при полосах уже 62 кГц, лучше использовать TCXO. А те кварцы что у меня стоят - разнятся на 300+ Гц, но на UHF набег аж в 3,6 кГц дал.
За неимением лучшего - скорректировал множитель синтезатора в приемнике, так чтобы этот набег компенсировался.

А на счёт ВЧ трактов, я индикатором напряженности поля нашел частоту при которой показания индикатора поля максимально. И надеюсь что на приеме ВЧ тракт братьями-китайцами сделан правильно!

Антенна - диполь полуволновый раскрыв 135 - 180 градусов 50-75 Ом. Так что в принципе ВЧ часть терпимо.

Ранее с CC1101 экспериментировал, так результаты были хуже - жуткая интерференция даже в комнате: приём глох

Сообщение отредактировал Mister_DSP - Nov 21 2016, 11:05

[Mister_DSP]

Попробовал объединить некоторые параметры из 4-х соседних фреймов. Ничего путного не вышло, возможно из-за отсутствия расширенной кодовой книги.

Сделал так 600 бит/с:
LSF: 7 бит (msvq_index[0], остальные не используются)
PITCH: 7
Gain: 8
BPVC: 4
итого: 26 бит/фрейм

длина фрейма 348 байт.

Вариант "советского какаду" с таким конфигом:
 kakadu_348.wav ( 255.61 килобайт ) Кол-во скачиваний: 48

[Mister_DSP]

Наверное, я помешался на вокодерах, но идея получить 200-300 бит/с при граничной разборчивости меня не оставляет совсем......

Освоил мульти-фреймовое кодирование, всё-же смог утрамбовать биты от 4-х фреймов.
Вот первые результаты:

600 бит/с (фрейм 320 семплов - в 2 раза меньше по сравнению с предыдущим образцом 640 семплов - выросла разборчивость):
 melpe600bps.wav ( 444.42 килобайт ) Кол-во скачиваний: 49


Ну и ради пробы 300 бит/с (фрейм 640 семплов - как в старой копии):
 melpe300bps.wav ( 445.04 килобайт ) Кол-во скачиваний: 49


По сравнению с предыдущим 300 бит/с - не трещит!

Секрет прост: некоторые параметры речевого сигнала меняются медленно - так что их можно было обобщить. Спасибо си-шному printf, который позволил проследить за параметрами

В записях звука есть небольшое дрожжание тона, как в фирменном "какаду" скачанного с сайта melp.

[Mister_DSP]

Возможно пригодится ув. GeGel и остальным кто в теме вокодеров.

В репозитории piarphone в папке melpe, есть файлик "mathhalf_i.h". Из него убрать всё вида:

Код

    if ((acc > MAX_40) || (acc < MIN_40) || (acc != floor(acc))) {
        fprintf(stderr, "BASIC_OP: Error in 40 bits format.\n");
        exit(0);
    }

Инными словами - убрать всё что касается printf с проверкой и вычисление условия.
На тестовом образце кодирование уменьшилось с 8 секунд до 3,5 с.

Пока всё. Дальше ещё посмотрим что можно сделать....

[DASM]

Возможно пригодится ув. GeGel и остальным кто в теме вокодеров.

В репозитории piarphone в папке melpe, есть файлик "mathhalf_i.h". Из него убрать всё вида:

Код

    if ((acc > MAX_40) || (acc < MIN_40) || (acc != floor(acc))) {
        fprintf(stderr, "BASIC_OP: Error in 40 bits format.\n");
        exit(0);
    }

Инными словами - убрать всё что касается printf с проверкой и вычисление условия.
На тестовом образце кодирование уменьшилось с 8 секунд до 3,5 с.

Пока всё. Дальше ещё посмотрим что можно сделать....

я не понял, там что #ifdef DEBUG нету??

[Mister_DSP]

я не понял, там что #ifdef DEBUG нету??

Если б было, то я об этом здесь не писал.
Дальнейший анализ этого злосчастного MELP 1200 привело меня к профайлингу.
Пытался вычислить что там так безбожно тормозит.
В итоге нашёл ответ : ВСЁ !!!
Даже замена функций вещественными БПФ и ДПФ ничего не даст, так как остальной код целочисленный и приходится конвертить целое в вещественное туда-обратно.
Видел этот референс с АСМ-инструкциями для Ti.

Так что остаётся лепить из 2400, с чего и начинал.

Обращался в Ti, сказали фиг мы вам что дадим, так как вы - не крупная фирма с громким именем! (dspini.com)
Хотел там сорцы TWELP 300 купить. Посмотреть реализацию.

Однако я сам на пороге 300 бит/с с качеством лучшим чем Codec2 450 bps!

[Mister_DSP]

Все ушли на фронт или есть что нового?

[Милливольт]

Все ушли на фронт или есть что нового?

Пока ничего. Рыдал над ГОСТом. Полностью повторил методику поверки. Пришлось очень много переделать. Но до "отлично" не дотянул, да и не получится, видимо. Но честное "хорошо" есть. Если интересно, выложу иллюстрации для 800...

[Mister_DSP]

я тоже остановился на 600 бит/с - это как раз компромисс между чутьем приемника и разборчиостью.
есть версия на 300 бит/с - но голос слегка робототехнический.

с версией 600 бит/с - фрейм 240 семплов (30 мс)
с 300 бит/с - фрейм 320 семплов (40 мс)

в принципе речь стационарна до 30 мс. так что я особо не грущу - сойдёт и так!

занят рисованием печатной платы....

ну на счет образцов - если нетрудно, выложите плиз.

[Милливольт]

я тоже остановился на 600 бит/с - это как раз компромисс между чутьем приемника и разборчиостью.

 19.WAV ( 353.74 килобайт ) Кол-во скачиваний: 47

 20.WAV ( 303.74 килобайт ) Кол-во скачиваний: 30
 21.WAV ( 286.08 килобайт ) Кол-во скачиваний: 33

 22.WAV ( 116.08 килобайт ) Кол-во скачиваний: 22
 54.WAV ( 143.74 килобайт ) Кол-во скачиваний: 25



Сообщение отредактировал Милливольт - Dec 7 2016, 15:42

[Mister_DSP]

и всё-же я смотрю, вы отклонились от первоначальной задумки: конкретный словарь на 1 человека.
всё-же на 100 бит/с звучало великолепно (в самом первом посте)

[Милливольт]

и всё-же я смотрю, вы отклонились от первоначальной задумки: конкретный словарь на 1 человека.
всё-же на 100 бит/с звучало великолепно (в самом первом посте)

Да, пока дела неважные. Эти записи сделаны для словаря "из двух человек", и именно их голоса и используются.
Т.е. работы еще до дьявола и больше.
Плохо с детскими голосами (большое отличие основного тона вверх) и т.п.
Сделали обсуждение этой темы. Результаты не радуют.
1. Научная ценность - 0 (здесь я согласен)
2. Никакого практического применения при отсутствии полностью универсального алфавита (спорно, на мой взгляд)
3. Применимость даже при полном успехе - сомнительная, т.е. заменить стандартный кодек 2400 на 800 даже при идентичном качестве - ничего не дает,
разумнее просто поработать над расширением полосы пропускания (пожалуй, согласен)
4. Коммерческие перспективы нулевые - ловить пару децибел в радиосвязи бессмысленно,
а повысить, допустим, пропускную способность каналов связи без разработчиков этих каналов - не по чину слэйвз (наверное, где-то так)
5. Затраты на реализацию алгоритма на современном программном уровне потенциально очень велики (с учетом зарплаты программистов) - а таких денег нет и не предвидится (вынужден согласиться).

Т.е. поиграться можно, но реальность - увы - вот она.

[Mister_DSP]

Основная задумка с вокодерами: с их помощью поднять бюджет линка, за счёт увеличения чутья приемника из-за с-ужения полосы пропускания(понижения скорости битов).

Мои данные получены на практике:
1) MELP 2400 бит/с - чутьё -124 дБм
2) Codec2 300 бит/с - чутьё -135 дБм

Выигрыш между 2) и 1) в 11 дБм, а это в 3,5 раза увеличена дальность при прочих равных. Это же здОрово!

С детскими голосами действительно проблема. Даже с MELP Потому что как писали сами TI (они придумали MELP), кодовая книга составлена из мужксих и женских голосов дикторов (взрослые) TIMT на многих языках + немного аборигенов прихватили

[Милливольт]

Выигрыш между 2) и 1) в 11 дБм, а это в 3,5 раза увеличена дальность при прочих равных. Это же здОрово!

Это если считать "напрямую" в безэховой камере, например. А в реальности подстилающий эфирный шум сильно подпортит картину.
Кроме того, во много раз проще и дешевле увеличить мощность, чем выжимать последние капли имени Бриллюэна. Тем более, надежность связи будет тем выше, чем пропорционально больше мощность передатчика относительно мощности шумов, которые могут неожиданно (Sic!) превысить свой базовый уровень.

[Mister_DSP]

Большая мощность будет в другой серии.

На счет эфирного шума, если частотный детектор имеет SNR= -10дБ (минус!) то он вытащит из-под шума, если он гауссов и не превышает полезный сигнал более чем в 10 раз.

Я встречал разнотолки по поводу зависимости между мощностью передатчика и дальностью: то-ли корень 4-й степени или 2-й.

При переходе к мощности передатчика с 50 мВт на 1 Вт дальность во сколько увеличится? В 4,5 раза или в 2,1 раз ?
Прямая видимость без загораживания.

КБ Беркут почитал - стало совсем грустно: имеем 20-кратное потребление тока, а дальность всего в 2 раза...

[Милливольт]

На счет эфирного шума, если частотный детектор имеет SNR= -10дБ (минус!) то он вытащит из-под шума, если он гауссов и не превышает полезный сигнал более чем в 10 раз.

Воля Ваша, но причем тут детектор? Он не имеет никакого значения. Давайте забудем о модуляции вообще, и будем пока оперировать только немодулированными радиоимпульсами.
Итак, для улучшения приема в смысле сигнал/шум нам необходимо согласовать полосу пропускания канала со спектром передаваемого сигнала. Оптимальным решением будет согласованная фильтрация, когда АЧХ канала идентична нормированному спектру сигнала.
Достичь этого можно разными способами: порубить сигнал на идентичные куски и обеспечить когерентное накопление. При этом уровень сигнала будет расти пропорционально корню квадратному из количества усреднений, а уровень шума по этому же закону начнет снижаться. В результате С/Ш будет тем лучше, чем больше усреднений мы сделали.
Но это не значит, что указанный метод единственный и уникальный.
Точно так же мы можем ограничить эквивалентный битрейт (как и при когерентном накоплении) и ограничить полосу приемного тракта. При этом после прохождения приемных частотно избирательных цепей возрастут марковость нашего сигнала и его внутриспектральные связи. Соотношение сигнал/шум улучшится даже немножко лучше, чем при когерентном накоплении в предыдущем способе (при прочих равных условиях). Лучше потому, что АЧХ когерентного накопителя будет гребенчатой, что обеспечит некоторый проигрыш (хотя, в принципе, это лечится методом Уэлча).
Т.е. для получения наилучшего С/Ш правильнее всего иметь узкополосный сигнал и узкополосный приемный тракт.
Теперь к детектированию. Известно и строго доказано, что энергетически оптимальная модуляция одна-единственная: 180-градусная фазовая манипуляция (кстати, любая(!) ЧМ проигрывает этому методу). Оптимальное детектирование известно также со времен Котельникова – свертка принятого сигнала с его инвертированной во времени копией. Принятие решения описывается оптимальным приемником Котельникова в варианте т.н. «идеального наблюдателя».
И теперь вопрос: какие преимущества в приеме дает описываемый Вами детектор? Как это может быть – неверна старая теория или появилась новая? Почему станция с ЛОРА будет выигрывать относительно существующих радиотехнических средств?

Я встречал разнотолки по поводу зависимости между мощностью передатчика и дальностью: то-ли корень 4-й степени или 2-й.
При переходе к мощности передатчика с 50 мВт на 1 Вт дальность во сколько увеличится? В 4,5 раза или в 2,1 раз ?
Прямая видимость без загораживания.

Нельзя привязывать дальность к мощности! Во-первых: канал связи какой? Как в космосе при приемных параболах – чистый Гаусс? Или по земле ходим? Тогда – Райс с многолучевостью. Со всеми вытекающими.
Местность степь или на ней есть местные предметы? Если есть, то еще хуже. (Мне приходилось сталкиваться со случаями, когда многоэтажное здание на холме выполняло функцию классического ретранслятора Айзенберга – измерения показали фантастическую эффективность маломощной станции).
Какова проводимость подстилающей поверхности, она меняется от сезона к сезону? Если да, то как.
И т.д. и т.п.
Самое главное: чем ниже мощность, тем большее значение приобретают эти факторы. Мощный передатчик «пробивает» некоторые трудности (в ряде случаев на нелинейностях материалов в полосе распространения), а маломощный сигнал тухнет (личный опыт: вынянченная 50 мВт SSB портативка собственной разработки, которая блестяще выигрывала у 5-ваттных станций при испытаниях в речной долине, легла трупом в городе: то великолепная работа, то полная радионевидимость).

КБ Беркут почитал - стало совсем грустно: имеем 20-кратное потребление тока, а дальность всего в 2 раза...

Вполне себе правдоподобно...


Сообщение отредактировал Милливольт - Dec 8 2016, 17:55

[Mister_DSP]

Милливольт, возможно я хреновый оратор, но почему тогда разработчики технологии LoRa (это не только HopeRF, Semtech, но и даже MicroChip и другие...) говорят что реальная дальность связи с их модуляцией значительно выше по сравнению с другими видами, при прочих равных?

Прикладываю файлик-pdf с описанием принципа модуляции LoRa: LoRa™ Modulation Basics, если есть желание и время - прогляните его пожалуйста и дайте ответ - в чём там собака зарыта? (по бОльшей дальности).

 an1200.22.rar ( 880.97 килобайт ) Кол-во скачиваний: 41


Пока я понял выигрыш идет из-за более низкого отношения сигнал/шум детектора, надбавки к бюджету связи из-за которого растут быстрее, чем потери бюджета из-за расширения полосы пропускания.

Ну и на счёт узкой полосы(очень! узкой) - в умных книгах написано, что узкополоски подвержены слижком интерференциям. Тоесть связь будет "через шаг", убедился сам, вогнав RFM96 в режим FSK, а также наигрался с CC1101. Там без FEC делать нечего!

А в LoRa уже и FEC и Spread Spectrum - второе даёт очень хорошую устойчивость к интерференциям: я радостный в пределах километра бегал по жилым кварталам и не заткнулось вообще !!! А вот FSK затыкался даже в квартире (12 метров от передатчика 10 мВт).

Про Ваш SSB трансивер с 50 мВт было интересно почитать! Очень здОрово, что мощность - не решающий фактор в дальности связи: срок службы источников питания без подзарядке также важный параметр!

Я с такой мощность установил дальность 3,5 км по прямой в городе с неровным рельефом без прямой видимости в снегопады... Антенны - проволочки.

[Милливольт]

Милливольт, возможно я хреновый оратор, но почему тогда разработчики технологии LoRa (это не только HopeRF, Semtech, но и даже MicroChip и другие...) говорят что реальная дальность связи с их модуляцией значительно выше по сравнению с другими видами, при прочих равных?

Да реклама это, и ничего больше.
Где "реальная дальность связи с их модуляцией значительно выше"?? В канале Гаусса? Быть не может! В условиях практического применения? Не исключено. Но в КАКИХ именно условиях? И почему.
Без объяснения причин это напоминает абсолютную криптографию при нераскрытом алгоритме или рекламу батареек: "работают на 20% дольше". Дольше чего? Нет ответа.
Кстати, точно так же славили ППРЧ. Ура. Потом выяснилось, что тоже ... есть некоторые ограничения... иногда...
Или CDMA. Встречали безумную рекламу как они на 40 мВт кроют двухваттный GSM как бык овцу?
А ЛоРа расширяет спектр. Ну и молодцы, правильно. Сосредоточенные помехи "размажутся", интерференция будет меньше гадить.
Но у них получается, что расширять спектр методом ЛЧМ - это кошерно. А другие способы негодящи.
Точь в точь как Эдисон заказывал попиков для предания анафеме переменного тока - бо он от диавола. Но Доливо-Добровольский даже не заметил этих богослужений, и теперь весь мир использует трехфазный ток. Но весь мир знает Эдисона, но почти никто не знает о Добровольском, а ведь гений был.
Такова сила рекламы.

[Mister_DSP]

Точь в точь как Эдисон заказывал попиков для предания анафеме переменного тока - бо он от диавола. Но Доливо-Добровольский даже не заметил этих богослужений, и теперь весь мир использует трехфазный ток. Но весь мир знает Эдисона, но почти никто не знает о Добровольском, а ведь гений был.
Такова сила рекламы.

Про Эдиссона и Доливо-Добровольского было интересно узнать, спасибо.
Но в случае с LoRa, я думаю, что это - перегиб!

Я разочаровался в (G)FSK модуляции и теперь если делать "цыфру" - то только на базе технологий расширения спектра сигнала чип-последовательностью....

[Mister_DSP]

Укатал девайс с вокодером в релиз:

[AlexandrY]

Укатал девайс с вокодером в релиз:

Ого какой редкий кодек поставили.
Не слабоват ли канал для такого?

Последние статьи по LoRa говорят, что он сильно деградирует когда вокруг появляются LoRa-сети

[Милливольт]

Укатал девайс с вокодером в релиз:

Поздравляю!
Какая мощность, что интерференция, на каком битрейте остановились?

P.S. С кодеком забрезжил рассвет. Ряд начал сходиться, и алфавит перестал разбухать. Оказалось, пирсоновский коррелятор неприменим для случая оценки ортогональностей вокодерных спектров (умом двинуться: это как ножовка режет в доме, режет на улице, а в сарае не режет даже дерево). Нигде в литературе и намека на это не встретил... Пришлось рожать специальную функцию.
Кстати, интересный побочный выхлоп: вполне пристойно работает обычный (т.е. без алфавита) вокодер на скорости 800-600 при передаче только трех главных частотных компонент и непередаче амплитудных характеристик вообще(!). Звук, понятное дело, компрессированный, но для радиосвязи самое то.

Сообщение отредактировал Милливольт - Dec 25 2016, 12:43

[Mister_DSP]

Ого какой редкий кодек поставили. Не слабоват ли канал для такого?

Если использовать только VS1063, то это : MP3, OGG Vorbis, IMA ADPCM, a-law, u-law - всё испытывал - работает, звук отличный даже на 64 кбит/с (моно), на 96 кбит/с вообще натурально звучит! Это профили используются, когда нужен качественный звук и дальность в районе 300-500 м.

С использованием мощей STM32 становится доступно пускать вокодеры - портировал Codec2 (450 бит/с, 700 бит/с), MELP 2400 бит/с - с него рожал MELP 1200, 600, и даже 400, 300 бит/с.
С уменьшением битрейта дальность растёт, а звук на грани разборчивости. Компромиссно на 600 бит/с. Хорош звук на 2400. На 300 - уже похож на роботоподобный.

Последние статьи по LoRa говорят, что он сильно деградирует когда вокруг появляются LoRa-сети

К счастью, пока не коснулось. О LoRa-сетях мало кто слышал в том месте где я живу...
Кроме LoRa, чип может FSK, GFSK, OOK. Минимальная полоса пропускания приемника до 5,4 кГц !

Какая мощность, что интерференция, на каком битрейте остановились?

В текущей прошивке :
мощность 50 мВт (есть возможность до 100 мВт раскачать)
битрейт 2400 бит/с (есть возможность до 300 бит/с - ещё не все прошивки зарелизил)
в LoRa режиме интерференция не проявляет себя на ближней дистанции (до 1 км),
в (G)FSK режимах интерференция есть даже в ближних зонах (десятки метров)

Пока пакет очень короткий, имеет присутствие сильного оверхеда пакета из-за длинной преамбулы.
С длинными пакетами можно вытянуть чутье на 3 дБ лучше, тогда возрастёт латентность (задержка речи) на низких битрейтах на 1..3 с.(в зависимости от конфигурации).

P.S. С кодеком забрезжил рассвет. Ряд начал сходиться, и алфавит перестал разбухать. Оказалось, пирсоновский коррелятор неприменим для случая оценки ортогональностей вокодерных спектров (умом двинуться: это как ножовка режет в доме, режет на улице, а в сарае не режет даже дерево). Нигде в литературе и намека на это не встретил... Пришлось рожать специальную функцию.

Вам проще! Потому что моих знаний пока хватило на то чтобы из 2400 сделать 600/300 бит/с путём объединения фреймов в мультифрейм.
Разработать вокодер с нуля я не умею!

Кстати, интересный побочный выхлоп: вполне пристойно работает обычный (т.е. без алфавита) вокодер на скорости 800-600 при передаче только трех главных частотных компонент и непередаче амплитудных характеристик вообще(!). Звук, понятное дело, компрессированный, но для радиосвязи самое то.

В служебной р/связи остановились на 600 бит/с.
Хотя есть некий twelp с 300 бит/с, и даже видео на ютубе про него, но я, просмотрев и послушав, пришел к выводу, что это - утка!
"Не верю!" - одним словом!

На 300 бит/с Codec2 звучит с хрустом, а в MELP 300 голос в робот-стиле.

Сообщение отредактировал Mister_DSP - Dec 25 2016, 13:07

[Mister_DSP]

удалось добиться чутья приёмника -130 дБм, что дало возможность связаться стабильно на 3 км по прямой в городе без прямой видимости на антенны-четвертухи с другим абонентом находящимся на улице.

смог прокачать LoRa-модем вокодером с битрейтом 975 бит/с. качество речи удовлетворительно - не мямлит и не робот....

с операторами поругался (кто принимал участие в испытаниях) - забраковали режимы Codec и MEL всё что ниже 800 бит/с.

Пришлось остановиться на -130 дБм.

С кодек-2 на 300 бит/с чутьё было -135 дБм, но звук вообще никакой.....

Последение новости проекта с вокодером тут: http://vrtp.ru/index.php?showtopic=27904&st=390

утолкал в корпус, сделал две:



протокол испытаний прошивки на 1500 бит/с: