DRDM – a new Dynamic (Data)Rate Digital Mode

DRDM – Dynamic (Data)Rate Digital Mode

 

1. Ziel und Zweck

DRDM soll ein digitales, Paket sowie verbindungsorientiertes Datenübertragungsverfahren für drahtlose Punkt-zu-Punkt Verbindungen sein, das folgende Eigenschaften aufweisen soll:

1.1. Das Verfahren muss offen und patent/lizenzfrei sein. Es soll gleichermaßen für Amateurzwecke wie in kommerziellen Applikationen Anwendung finden können. Anwendungsbereiche könnten APRS, Packet Radio, IoT (Internet Of Things) sowie LPWAN (Low Power Wide Area Network) sein.

1.2. Dynamische Anpassung der Übertragungsrate und des Redundanzdatenanteils (FEC) an schwankende Bedingungen im Übertragungskanal während einer laufenden Verbindung. Die Anpassung der Geschwindigkeit/Redundanz des Senders erfolgt pro Paket und soll über eine Rückmeldung des Empfängers (Rapport) erfolgen. Bei fehlender oder nicht detektierbarem Rapport des Empfängers werden Geschwindingkeit und Redundanz stufenweise bei jeder Wiederholung eines Pakets angepasst bis vom Empfänger ein Rapport dekodiert werden kann oder optional ein Timeout erreicht wird.

1.4. Über einen weiten Bereich skalierbare Übertragungsrate mit unter einem Bit pro Sekunde bis zu 100kBit/s (oder mehr). Die extrem tiefe Rate erlaubt auch noch Übertragungen mit sehr niedrigem Signal-Rauschabstand (SNR). Diese Eigenschaft erlaubt auch einfachen Sende/Empfangsystemen mit geringer SNR-Leistung eine erhöhte Reichweite.

1.5. Hohe Toleranz gegen Störungen im Übertragungskanal (Permanente Träger, Breitband-Bursts)

1.6. DRDM darf ein breites Frequenzspektrum verwenden. Der Einsatzbereich konzentriert sich auf die Frequenzbänder über 100MHz.

1.7. Portierbarkeit auf kleine autarke Systeme mit geringen Energie und Speicher/Rechnenressourcen.

2. Hardware

Der Aufwand der Hardware soll möglichst gering gehalten werden. Was in Software realisiert werden kann, soll auch mit Software gelösten werden. Als mögliche Standardhardware kommt die Kombination eines HF-Frontend Chipsatzes und eines ARM Microcontrollers in Frage.

2.1 Modulationsart

Als Modulation ist aktuell Multi-Frequency-Shift Keying (MFSK) angedacht. Um die Bandbreite bei höheren Datenraten in Grenzen zu halten, könnte die Modulationsansteuerung vorab geglättet werden (vgl. Gaußian Minimum Shift Keying).

2.2 Mögliche Platform

2.2.1 Frontend

Als Hochfrequenz-Frontend für den 70cm Bereich kommt der Chip SX1255 (400 – 510 MHz) der Firma Semtech in Frage. Dieser stellt die komplette Verbindung zwischen HF zu Digitalteil dar. Zudem ist der Stromverbraucht sehr gering. Der störungsfreie Dynamikbereich beträgt ca. 78dB (unbestätigt).

2.2.2 Backend

Als Backend/Signalprozessor kommt ein STM32H743 der Firma ST Micro in Frage. Dieser 32-bit Arm® Cortex®-M7 Controller bietet bei 400MHz maximaler Taktrate 400 MHz, 856 DMIPS bei maximal 165mA Strombedarf. Dank dem integrierten Fließpunkt-Coprozessor (FPU) und 1 Mbyte integriertem RAM kann er längere Empfangssequenzen im Speicher halten und in sehr kurzer Zeit dekodieren.

 

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