DL3OCK Selbstbau in D-STAR auf der Basis von UP4DAR

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Fanny Koenig
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1 DL3OCK Selbstbau in D-STAR auf der Basis von UP4DAR Aktuelle Ergebnisse Ham Radio Friedrichshafen,

2 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. 2

3 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! 3

4 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. 4

5 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. 5 CMX589 is der teuere, spezielle GMSK-Modemchip, der in der aktuellen D-STAR-Lösung verwendet wird.

6 UP4DAR als Endbenutzereinrichtung GPS mouse (1) TX_AF (4) RX_AF (3) PTT TRX RS232 PTT key6 128x64 LCD mic key5 line out SPK_out key1 key2 key3 key4 Single User Mode (SUM) 6

7 UP4DAR als digitaler Umsetzer RX Gateway PC (1) TX_AF (3) PTT TX (4) RX_AF RS232 key6 128x64 LCD mic key5 line out SPK_out key1 key2 key3 Digipeater Mode (DM) key4 7

UP4DAR Blockdiagramm RS232 (TTL) (4) RX_AF JTAG (2) GND (1) TX_AF USB PHY (Physical Layer) 16.

8 UP4DAR Blockdiagramm RS232 (TTL) (4) RX_AF JTAG (2) GND (1) TX_AF USB PHY (Physical Layer) MHz AT32UC3B1512-Z1U (3) PTT PTT cmd-interface mic AMBE-2020 CODEC WM8510 line out FLASH 8MByte AT45DB642D OS SPK_out (Operating System) AT32UC3A1512 key6 USB USB JTAG 12MHz RS232 MAX3232ECAE GPIO eth0 key7 key1 key2 key3 key4 8

Versuchsaufbau I SMJ100A von R&S UT-123 cmx589 RX Filter VBIAS R302 HF front end 100k BTONE C301 R300 1µ 100k + R208-11 VBIAS 100k + 10

9 Versuchsaufbau I SMJ100A von R&S UT-123 cmx589 RX Filter VBIAS R302 HF front end 100k BTONE C301 R300 1µ 100k + R VBIAS 100k + 10 R209 R k 120k C209 22p IC-E2820 Umin Umax Umean Kein HF-Signal 0.9V 0V 2.3V 4.0V 1.6V k.a. 4n7 47k 5k6 820p Großer SNR + - UP4DAR 9

10 Versuchsaufbau II NF-Ausgang 10

11 Meßergebnisse Prospepkempfindlichkeit von IC-E2820 FM (12dB SINAD) DV (BER 1%) < 0.18µV = -122dBm < 0.35µV = -116dBm 11

12 Meßergebnisse IC-E2820 UP4DAR Header Dekodierung Wiedereinstieg in den laufenden Durchgang Verlieren des laufenden Durchgangs Prospepkempfindlichkeit von IC-E2820 FM (12dB SINAD) DV (BER 1%) < 0.18µV = -122dBm < 0.35µV = -116dBm 12

13 Meßergebnisse IC-E2820 Header Dekodierung -121dBm Wiedereinstieg in den laufenden Durchgang -124dBm Verlieren des laufenden Durchgangs -126dBm UP4DAR Prospepkempfindlichkeit von IC-E2820 FM (12dB SINAD) DV (BER 1%) < 0.18µV = -122dBm < 0.35µV = -116dBm 13

14 Meßergebnisse IC-E2820 UP4DAR Header Dekodierung -121dBm -125dBm Wiedereinstieg in den laufenden Durchgang -124dBm -126dBm Verlieren des laufenden Durchgangs -126dBm -127dBm Prospepkempfindlichkeit von IC-E2820 FM (12dB SINAD) DV (BER 1%) < 0.18µV = -122dBm < 0.35µV = -116dBm 14

15 Hardware-Prototype für UP4DAR 15

16 Geschichte und nächste Schritte Ende 2008 Die ersten Gedanken zum Selbsbau in D-STAR um DB0DF UP4DAR Spec, V Entwicklung des PHY-Empfangsalgorithmus H1/2011 Portierung der PHY-Algorithmen auf die Ziel-HW H2/2011 Entwicklung OpenSource-basierten OS-Teils Auf der HamRadio 2011 wird der erste HWDemonstrator 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. 16

17 Geschichte und nächste Schritte Ende 2008 Die ersten Gedanken zum Selbsbau in D-STAR um DB0DF UP4DAR Spec, V Entwicklung des PHY-Empfangsalgorithmus H1/2011 Portierung der PHY-Algorithmen auf die Ziel-HW H2/2011 Entwicklung OpenSource-basierten OS-Teils Auf der HamRadio 2011 wird der erste HWDemonstrator 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! 17

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