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Selbstbau in D-STAR auf der Basis von UP4DAR

Aktuelle Ergebnisse

Ham Radio Friedrichshafen, 25.06.2011

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Motivation für UP4DAR

Es ist in den letzten Jahren erfreulicherweise eine große Vielfalt von digitalen Betriebsarten im Amateurfunk entstanden. Leider sind es nur wenige, die sich mit der digitalen Sprachübertragung beschäftigen.

Bei der digitalen Übertragung von Sprache ist dabei nicht der reine Transfer von einer WAV-Datei mittels Bits und Bytes vom besonderen Interesse, sondern eine Betriebsart, die es mit den klassischen Sprachübertragungsverfahren (z.B. SSB, NB-FM) in puncto „Klang“, Verständlichkeit, Reichweite und Bandbreiteneffizienz aufnehmen kann.

Ein in der obigen Perspektive viel versprechendes Verfahren stellt aus meiner Sicht D-STAR dar. Leider gibt es in diesem Bereich immer noch sehr wenige (echte) Selbstbauten. Die meisten basieren oft auf einem kommerziellen Kern, der mangels guter Dokumentation wenig Raum für Innovationen bietet.

Diese Lücke möchten wir mit einer universellen Plattform für digitale Amateurfunkverfahren versuchen zu schließen.

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Ich wünsche mir ... Erschwingliche Hardwareplatform ”easy to use”

und ”easy to connect” Möglichst keine teuere und sehr spezielle

Bauteile Das eigentliche Software soll offen sein, gut

dokumentiert und von jederman ergänzt werden können => ”Open Source”

Preiswerte Relais-Technik Viel Flexibilität für die Umsetzung zukunftiger

Ideen Innovationen gewünscht!

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Vorüberlegungen

Was heißt für mich ”volle Flexibilität”?

Zweckmäßig ist es aus meiner Sicht eine Trennung in eine signalverabreitende Komponente (PHY) und eine Ablaufsteuerung (OS)

PHY soll die starren (da vom Übertragunsverfahren vorgegeben) und dabei sehr zeitkritische Aufgaben von dem OS-Software-Entwickler fernhalten.

PHY gehört für mich zum Hardware

Auf dem OS soll die eigentliche flexibele Ablaufsteuerung nach dem ”Open Source” Gedanke entstehen.

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Die physikalische Schicht (PHY)

Analoge Signaldetektion (PHY soll in stark verrauschtem Eingangssignal möglichst zuverlässig erkennen können, ob gerade eine 1 oder eine 0 empfangen wurde)

Das Sendesignal soll nach Gauß (GMSK) sauber geformt werden

PHY soll die untersten Funktionalitäten des digitalen Sprachübertragungsverfahrens, die die Flexibilität nicht einschränken und dabei sehr zeitkritisch sind, mit abdecken

PHY ist also viel mehr als nur ”CMX589”!

Mit dem Namen UP4DAR soll zum Ausdruck gebracht werden, daß die Zielsetzung des Projektes keine ICOM-D-STAR-Nachbau ist, sondern eine aus technischer und technologischer Sicht bessere und flexibele Implementierung des zur Zeit existierenden und für alle Funkamateure offenen digitalen Sprachübertragungsverfahrens, welches heute unter dem (kommerziellen) Namen D-STAR bekannt ist.

CMX589 is der teuere, spezielle GMSK-Modemchip, der in der aktuellen D-STAR-Lösung verwendet wird.

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UP4DAR als Endbenutzereinrichtung

Single User Mode (SUM)

mic

lineout

RS232

(4)

RX

_AF

(1)

TX

_AF

(3)

PT

T

SPK_out

GPSmouse

TRX

PTT

128x64 LCD

key1 key3key2 key4

key6

key5

7

UP4DAR alsdigitaler Umsetzer

Digipeater Mode (DM)

mic

lineout

RS232(4) RX_AF

(1)

TX

_AF

(3)

PT

T

SPK_out

GatewayPC

TX

RX

128x64 LCD

key1 key3key2 key4

key6

key5

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UP4DAR Blockdiagramm

mic

lineout

RS232

AMBE-2020

FLASH 8MByteAT45DB642D

(4) RX_AF

(1) TX_AF

(3) PTT(2)

GN

D

SPK_out

CODECWM8510

PTT

MAX3232ECAE

USB

GPIO

JTAG

USB

JTAG

cmd-interface

OS (Operating System)

AT32UC3A1512

eth0

PHY(Physical Layer)

AT32UC3B1512-Z1U 16.384MHz

RS232 (TTL)

12MHzUSB

key1 key3key2 key4

key6

key7

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Versuchsaufbau I

HF front end

UP4DAR

SMJ100A von R&S

IC-E2820

UT-123

-+

4n7

82

0p5k647k

R208

100k

C209

22p

R209

100k

RX Filter

VBIAS

-+

R300

100kR301

120k

VBIAS

+-

cmx589

11

10

R302

100k

C301

1µBTONE

Großer SNR Kein HF-Signal

Umin 0.9V 0V

Umax 2.3V 4.0V

Umean 1.6V k.A.

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Versuchsaufbau II

NF-Ausgang

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Meßergebnisse

FM (12dB SINAD) < 0.18µV = -122dBmDV (BER 1%) < 0.35µV = -116dBm

”Prospepkempfindlichkeit” von IC-E2820

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Meßergebnisse

IC-E2820 UP4DAR

Header Dekodierung

Wiedereinstieg in den laufenden Durchgang

Verlieren des laufenden Durchgangs

FM (12dB SINAD) < 0.18µV = -122dBmDV (BER 1%) < 0.35µV = -116dBm

”Prospepkempfindlichkeit” von IC-E2820

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Meßergebnisse

IC-E2820 UP4DAR

Header Dekodierung -121dBm

Wiedereinstieg in den laufenden Durchgang -124dBm

Verlieren des laufenden Durchgangs

-126dBm

FM (12dB SINAD) < 0.18µV = -122dBmDV (BER 1%) < 0.35µV = -116dBm

”Prospepkempfindlichkeit” von IC-E2820

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Meßergebnisse

IC-E2820 UP4DAR

Header Dekodierung -121dBm -125dBm

Wiedereinstieg in den laufenden Durchgang -124dBm -126dBm

Verlieren des laufenden Durchgangs

-126dBm -127dBm

FM (12dB SINAD) < 0.18µV = -122dBmDV (BER 1%) < 0.35µV = -116dBm

”Prospepkempfindlichkeit” von IC-E2820

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Hardware-Prototype für UP4DAR

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Geschichte und nächste Schritte Ende 2008 Die ersten Gedanken zum Selbsbau in D-STAR um

DB0DF.

29.11.2009 UP4DAR Spec, V0.1

2010 Entwicklung des PHY-Empfangsalgorithmus

H1/2011 Portierung der PHY-Algorithmen auf die Ziel-HW

H2/2011 Entwicklung OpenSource-basierten OS-Teils

25.06.2011 Auf der HamRadio 2011 wird der erste HW-Demonstrator präsentiert.

Kurz danach soll die erste HW-Version gebaut werden

Ab Ende 2011 sind alle fachkundigen OMs aufgefordert, sich an der Ausimplementierung von OS und Desktop-SW im Rahmen eines Open-Source-Projektes zu beteiligen.

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Geschichte und nächste Schritte Ende 2008 Die ersten Gedanken zum Selbsbau in D-STAR um

DB0DF.

29.11.2009 UP4DAR Spec, V0.1

2010 Entwicklung des PHY-Empfangsalgorithmus

H1/2011 Portierung der PHY-Algorithmen auf die Ziel-HW

H2/2011 Entwicklung OpenSource-basierten OS-Teils

25.06.2011 Auf der HamRadio 2011 wird der erste HW-Demonstrator präsentiert.

Kurz danach soll die erste HW-Version gebaut werden

Ab Ende 2011 sind alle fachkundigen OMs aufgefordert, sich an der Ausimplementierung von OS und Desktop-SW im Rahmen eines Open-Source-Projektes zu beteiligen.

Danke für Eure Aufmerksamkeit!