Forum: HF, Funk und Felder Sub-GHz Funk: Übertragungsqualität erhöhen (STBC?)


von Christian S. (chrill)


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Hallo,

Ich möchte zeitkritische Informationen auf dem 800 MHz ISM Band 
übertragen.  Der RF Receiver Chip sollte wenn möglich bei erkannter 
Präambel einen Interrupt am Host-uController auslösen (diese Funktion 
bieten viele Receiver Chips an), da bei meiner Anwendung der 
Empfangszeitpunkt eines Datenpakets noch wichtiger ist als das 
Datenpaket an sich.

Um die Kanalqualität zu erhöhen spiele ich mit dem Gedanken die 
Alamouti-Codierung mit zwei Sende- und einer Empfangsantenne zu 
verwenden (Space Time Block Code).
Das Problem dabei ist allerdings, dass dadurch die Präambel natürlich 
erst nach der Alamouti-Decodierung erkannt werden kann - die ja 
wahrscheinlich erst am Host-uController passieren würde. Meine Fragen 
also:

- Gibt es RF-Receiver Chips die Alamouti-Decodierung (oder ähnliche 
Verfahren) beherrschen?

- Als Übertragungsverfahren würde ich FSK bevorzugen - ist hier eine 
Alamouti-Codierung überhaupt möglich?

- Was wären alternative Codierungsverfahren die die Übertragunsqualität 
erhöhen und trotzdem eine Präambel-Erkennung zulassen?

Vielen Dank, lg

Christian

von Markus Z. (mshiny)


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Hallo,

Ich hab ein ähnliches Projekt wie du am Laufen. Als transceiver-chip 
würde ich dir den AD7023 empfehlen. Damit wird das Senden im SRD-Band um 
868MHz unterstützt. Dieser IC unterstütz auch das Verarbeiten von 
Paketdaten über einen on-chip 8bit RISC Prozessor. Somit ist es dir 
möglich Präambeln zu definiern und nach deren Erkennungen einen 
Interrupt an den Host zu schicken.

Eine Alamuti-Kodierung wäre bestimmt vorteilhaft allerdings habe ich 
noch von keinem Transceiver IC gehört der dieses space-time block coding 
unterstützt.

Der genannte IC verfügt allerdings über eine CRC, Manchster Coding und 
eine Reed Solomon Fehlerkorrektur. Also wird durch Hinzufügen von 
Redundanz die Übertragungssicherheit erhöht oder verbessert. Wenn dein 
Kanal allerdings sehr schlecht ist wird Alamuti-Kodierung besser 
funktionieren. Zusätzlich muss man beim Hinzufügen von Redundanz immer 
auch die Datenrate im Auge haben. Der AD7023 hat beispielsweise eine 
maximale Datenrate von 300kbps.

Andererseits wird es aber auch schwierig sein die Präambel-erkennung 
erst nach der Alamuti-Dekodierung zu implementieren, vorallem wenn es 
sich um eine extrem zeitkritische Anwendung handelt.

Viel Erfolg,
M

von Ein Gast (Gast)


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Christian S. schrieb:
> Ich möchte zeitkritische Informationen auf dem 800 MHz ISM Band
> übertragen.

Zeitkritisch ist vieles. Manchmal kommt es auf Kalenderwochen drauf an, 
manchmal auf ms oder gar fs. Wo würdest du deine Anforderungen an die 
Übertragungsstrecke einordnen?

von Christian S. (chrill)


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In meinem Fall bedeutet zeitkritisch, dass die Ankunft eines Datenpakets 
auf mehreren Receivereinheiten möglichst gleichzeitig erkannt werden 
soll, wobei "gleichzeitig" hier "innerhalb weniger ns" bedeutet. 
Deterministische Latenzen sind eher unkritisch.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Dafür müsstest du aber auch ein Signal haben, das auf wenige
Nanosekunden genau synchronisierbar ist.  Das wiederum beißt sich
mit der Anforderung "Sub-GHz-Funk".

von Christian S. (chrill)


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Sub-GHz-Funk ist keine Anforderung, nur eine Möglichkeit. Die 
Anforderung ist eher, dass ich ein Sync-Signal an alle Receiver 
verteilen muss aus dem ich per uController/PLL dann ein Clocksignal 
rekonstruieren kann. D.h ich muss auf etwaige Handshake/ACK-Verfahren 
verzichten: Ein sync-Paket wird nur einmal gesendet - wenn ein Receiver 
dieses nicht empfangen hat kann man nichts mehr machen. Damit dies aber 
möglichst nicht vorkommt, muss ich zusätzlich die Kanalqualität durch 
irgendeine Codierung erhöhen (Alamouti?, DSSS?,...)

Da im selben System der Datenverkehr über WLANn stattfindet, wollte ich 
den Sync-Kanal möglichst aus diesem Frequenzband (2.4/5 GHz) raushalten.

Welche Übertragungsart/Trägerfrequenz/Receivertechnik käme denn infrage 
um eine Synchronisierung im Nanosekundenbereich zu ermöglichen?

-lg

von DarthLightner (Gast)


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Licht

von Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne) Benutzerseite


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Da stellt sich die Frage nach der räumlichen Netzausdehnung den zu 
erwartenden Störquellen und Ausbreitungshindernissen für das zu 
verwendende Signal und die Frage ob stationärer oder mobiler Betrieb 
erforderlich ist.

Wer Funk kennt nimmt Kabel (wenn möglich) oder Monofaser

von Christian S. (chrill)


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Die Netzausdehnung liegt im Bereich bis 100m (outdoor) bzw. bis 50m 
(indoor). Betrieb ist stationär, Ausbreitungshindernisse können nicht 
abgeschätzt werden  (Anlage wird in verschiedenen Umgebungen aufgebaut). 
Störquellen liegen vor allem in den WLAN Bändern (2.5 bzw. 5 GHz), bzw. 
im Bereich der Datenbusclocks (12 MHz).

von wosnet (Gast)


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Du könntest per FSK eine Grobsynchronisation machen (im Bereich ~10us) 
Station1 nach Station2, dann könntest Du mit einem FMCW-Frontend 
Frequenzrampen hin- und hersenden (St1 -> St2, St2 -> St1) und dann 
kennst Du die Signallaufzeit (Genauigkeit hier definitiv im einstelligen 
ns-Bereich möglich). Danach sind die Stationen (mathematisch) 
synchronisiert.
(http://de.wikipedia.org/wiki/Einstein-Synchronisation)
Den Takt der Stationen zu verändern halte ich in der Genauigkeitsklasse 
über Wireless für ziemlich ausgeschlossen.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Christian S. schrieb:
> Die Netzausdehnung liegt im Bereich bis 100m (outdoor) bzw. bis 50m
> (indoor). Betrieb ist stationär, Ausbreitungshindernisse können nicht
> abgeschätzt werden  (Anlage wird in verschiedenen Umgebungen aufgebaut).
> Störquellen liegen vor allem in den WLAN Bändern (2.5 bzw. 5 GHz), bzw.
> im Bereich der Datenbusclocks (12 MHz).

Sehr ambitioniert, in einem derartigen Umfeld dann auch noch auf der
Basis von lediglich per Allgemeinzuteilung arbeitenden Sendern eine
Zeitsynchronisation im unteren Nanosekundenbereich hinbekommen zu
wollen.  Das 24-GHz-ISM-Band ist ja offenbar noch nicht gestört, aber
50 m indoor wird man da mit 100 mW ERP kaum schaffen ...

Allein die Reflektionen eines Signals im indoor-Bereich dürften dir
dein Vorhaben vereiteln.  1 ns entspricht einem Weg von 30 cm, wenn
du also ein Signal über die Reflektion einer Wand mit 3 m Umweg
stärker empfängst als direkt, hast du schon 10 ns mehr Ausbreitungszeit.

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