gr lora_sdr

สรุป

นี่คือการใช้งาน Radio Radio (SDR) ที่กำหนดโดยใช้งานอย่างสมบูรณ์ของซอฟต์แวร์วิทยุ (SDR) ของตัวรับส่งสัญญาณ LORA ที่มีส่วนประกอบตัวรับสัญญาณที่จำเป็นทั้งหมดเพื่อทำงานอย่างถูกต้องแม้ใน SNR ที่ต่ำมาก ตัวรับส่งสัญญาณมีให้เป็นโมดูลสำหรับวิทยุ GNU 3.10 งานนี้ดำเนินการที่ห้องปฏิบัติการวงจรโทรคมนาคม EPFL

ในการใช้งานวิทยุ GNU ของโซ่ LORA TX และ RX ผู้ใช้สามารถเลือกพารามิเตอร์ทั้งหมดของการส่งเช่นปัจจัยการแพร่กระจายอัตราการเข้ารหัส, แบนด์วิดธ์, คำซิงค์, การปรากฏตัวของส่วนหัวและ CRC ที่ชัดเจน

• โมดูลมีบล็อกลำดับชั้นที่สะดวกสำหรับทั้ง TX และ RX

• ในห่วงโซ่ TX การใช้งานมีบล็อกหลักทั้งหมดของตัวรับส่งสัญญาณ LORA: ส่วนหัว- และบล็อกการแทรก CRC, บล็อกไวท์เทนนิ่ง, บล็อกการเข้ารหัส hamming, บล็อก interleaver, บล็อกการถอดสีเทาและบล็อกมอดูเลต

• ด้านตัวรับสัญญาณมีบล็อกการซิงโครไนซ์แพ็กเก็ตซึ่งดำเนินการงานที่จำเป็นทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับการซิงโครไนซ์เช่นการประมาณค่า STO และ CFO ที่จำเป็นและการแก้ไข บล็อก demodulation ดังต่อไปนี้พร้อมกับบล็อกการทำแผนที่สีเทาบล็อก deinterleaving บล็อกตัวถอดรหัส hamming และบล็อก dewhitening รวมถึงบล็อกการตรวจสอบ CRC

• การใช้งานสามารถใช้สำหรับผลการทดลองแบบ end-to-end อย่างสมบูรณ์ของตัวรับสัญญาณ LORA SDR ที่ SNR ต่ำ
• เฟรมเวิร์กการจำลองแบบง่ายมีอยู่ในโฟลเดอร์แอพ/การจำลอง

ฟังก์ชั่น

• การส่งและรับแพ็คเก็ต LORA ระหว่าง USRP-USRP และ USRP-Commercial LORA ตัวรับส่งสัญญาณ (ทดสอบด้วย RFM95, SX1276, SX1262)

• พารามิเตอร์พร้อมใช้งาน:

  • ปัจจัยแพร่กระจาย: 5-12*
  • อัตราการเข้ารหัส: 0-4
  • โหมดส่วนหัวโดยปริยายและชัดเจน
  • ความยาวของน้ำหนักบรรทุก: 1-255 ไบต์
  • การเลือกคำซิงค์ (รหัสเครือข่าย)
  • การตรวจสอบ Payload CRC
  • การตรวจสอบการตรวจสอบส่วนหัวที่ชัดเจน
  • โหมดการเพิ่มประสิทธิภาพข้อมูลต่ำ
  • การใช้ประโยชน์จากการถอดรหัสการตัดสินใจแบบนุ่มเพื่อการแสดงที่ดีขึ้น

* ปัจจัยการแพร่กระจาย 5 และ 6 ไม่สามารถใช้งานได้กับ SX126X

อ้างอิง

สิ่งพิมพ์ต้นฉบับ

J. Tapparel, O. Afisiadis, P. Mayoraz, A. Balatsoukas-stimming และ A. Burg, "ต้นแบบ Lora Lora Lora Proticle Layer บนวิทยุ GNU," 2020 IEEE ครั้งที่ 21 การประชุมเชิงปฏิบัติการระหว่างประเทศ ลิงค์ IEEE XPLORE, ลิงค์ arxiv

อัปเดตสิ่งพิมพ์

J, Tapparel และ A. Burg, "การออกแบบและการใช้งานของ Lora Physical Layer ใน GNU Radio" การดำเนินการประชุมวิทยุ GNU, Knoxville, TN, USA, 2024. การดำเนินการทางวิทยุ GNU

หากคุณพบว่าการใช้งานนี้มีประโยชน์สำหรับโครงการของคุณโปรดพิจารณาอ้างถึงกระดาษดังกล่าว

ข้อกำหนดเบื้องต้น

• Gnuradio 3.10
• Python 3
• cmake
• libvolk
• การเพิ่ม
• uhd
• GCC> 9.3.0
• GXX
• pybind11

การติดตั้ง

สามารถติดตั้งโมดูล Tree GR-LORA_SDR ได้จากแหล่งที่มาหรือเป็นแพ็คเกจ conda โดยตรง

จากแหล่งกำเนิด

• โคลนที่เก็บนี้

   git clone https://github.com/tapparelj/gr-lora_sdr.git

• ไปที่ที่เก็บโคลน

   cd gr-lora_sdr/

• คุณสามารถเลือกติดตั้งการพึ่งพาที่จำเป็นโดยใช้สภาพแวดล้อม conda ที่ให้ไว้หรือติดตั้งโดยตรงขึ้นอยู่กับการพึ่งพาอย่างอิสระและข้ามการใช้ conda คุณสามารถติดตามบทช่วยสอนนี้หรือติดตาม:
  • ดาวน์โหลดครั้งแรกในรุ่นล่าสุดของ Conda ตัวอย่างเช่น:

     wget https://repo.anaconda.com/miniconda/Miniconda3-latest-Linux-x86_64.sh

  • ตอนนี้เรียกใช้ไฟล์ที่ดาวน์โหลดซึ่งเป็นสคริปต์ตัวติดตั้ง Anaconda

     bash Miniconda3-latest-Linux-x86_64.sh

  • และโหลดเปลือกใหม่

     source ~ /.bashrc

  • ตอนนี้คัดลอกสภาพแวดล้อมของเราเพื่อติดตั้งการอ้างอิงทั้งหมดของโมดูลโดยอัตโนมัติ

     conda env create -f environment.yml

  • เริ่มต้นสภาพแวดล้อม conda GNU Radio 3.10 ที่คุณเพิ่งสร้างขึ้น

     conda activate gr310

• ในการสร้างรหัสสร้างโฟลเดอร์ที่เหมาะสมและเข้าไปข้างใน:

   mkdir build
   cd build

• เรียกใช้ cmakelists.txt หลัก

   cmake .. -DCMAKE_INSTALL_PREFIX= < your prefix > # default to usr/local, CONDA_PREFIX or PYBOMB_PREFIX if no install prefix selected here

• ในที่สุดก็รวบรวมบล็อกวิทยุ GNU ที่กำหนดเองที่เขียนตัวรับส่งสัญญาณ LORA

   (sudo) make install -j $( nproc )

• หากคุณติดตั้งเป็น sudo run

   sudo ldconfig 

• ตอนนี้คุณควรเรียกใช้รหัสบางอย่าง ตัวอย่างเช่นเปิดส่วนต่อประสานผู้ใช้ Radio Radio Radio และตรวจสอบว่าบล็อกของ GR-LORA_SDR มีอยู่ในรายการบล็อก (เช่นภายใต้ LORA_TX)

   gnuradio-companion &

• การตรวจสอบขั้นสุดท้ายของการทำงานของตัวรับส่งสัญญาณสามารถทำได้โดยการดำเนินการสคริปต์ต่อไปนี้ส่งเฟรมทุกสองวินาที:

   python3 examples/tx_rx_functionality_check.py 

การใช้งาน

• ตัวอย่างของเครื่องส่งสัญญาณ LORA และตัวรับสัญญาณสามารถพบได้ใน GR-LORA_SDR/ ตัวอย่าง/ (ทั้ง Python และ GRC)
• ไฟล์. GRC สามารถเปิดได้ด้วย Gnuradio-Companion เพื่อตั้งค่าพารามิเตอร์การส่งสัญญาณที่แตกต่างกัน
• ไฟล์ Python ที่สร้างโดย GRC สามารถดำเนินการได้ด้วย python3 ./{file_name}.py

จาก Conda

ขอบคุณ Ryan Volz โมดูล OOT นี้ยังสามารถติดตั้งโดยตรงเป็นแพ็คเกจ Conda โปรดทราบว่า Gnuradio จะถูกติดตั้งในสภาพแวดล้อม conda

• สร้างหรือเปิดใช้งานสภาพแวดล้อม conda ที่คุณต้องการติดตั้งโมดูลนี้โปรดดูคำแนะนำการเริ่มต้นของ Conda หากคุณไม่คุ้นเคยกับมัน
• ติดตั้งโมดูลจาก anaconda channel tapparelj ด้วย:

   conda install -c tapparelj -c conda-forge gnuradio-lora_sdr

• ขึ้นอยู่กับความต้องการของคุณคุณอาจต้องการติดตั้งแพ็คเกจเสริมสำหรับ gnuradio ด้วย:

   conda install -c conda-forge gnuradio

• Gnuradio metapackage ติดตั้งแพ็คเกจย่อยทั้งหมดต่อไปนี้:
  • gnuradio-grc
  • gnuradio-iio
  • gnuradio-qtgui
  • gnuradio-soapy
  • gnuradio-uhd
  • gnuradio-video-sdl
  • gnuradio-zeromq
• หากคุณไม่ต้องการทั้งหมดและการพึ่งพาของพวกเขาคุณสามารถติดตั้งสิ่งที่คุณต้องการเป็นรายบุคคลด้วย:

   conda install -c conda-forge gnuradio-uhd

การใช้งาน

• ตัวอย่าง gnuradio-companinon flowgraphs ถูกติดตั้งด้วยแพ็คเกจและสามารถพบได้ใน:
  • (linux/macOS) $CONDA_PREFIX/share/gr-lora_sdr/examples
  • (Windows) %CONDA_PREFIX%Librarysharegr-lora_sdrexamples

ปัญหาบ่อยครั้ง:

• ล้มเหลวใน make หลังจากดึงเวอร์ชันใหม่จาก Git
  • หากพารามิเตอร์ของบล็อกมีการเปลี่ยนแปลงในเวอร์ชันใหม่คุณต้องทำความสะอาดการติดตั้งเก่าก่อนที่จะสร้างโมดูลอีกครั้ง
  • จากภายในโฟลเดอร์สร้าง

     (sudo) make uninstall
     make clean
     make -j4
     (sudo) make install
    

• "ผู้นำเข้า: ไม่มีโมดูลชื่อ lora_sdr"::
  • ปัญหานี้อาจมาจาก Pythonpath ที่หายไปและ LD_LIBRARY_PATH
  • อ้างถึง https://wiki.gnuradio.org/index.php/modulenotfounderror เพื่อแก้ไขตัวแปรเหล่านั้น หากคุณตั้งค่าคำนำหน้าในระหว่างการโทร "cmake" ข้ามโดยตรงไปยังจุด C (ตรวจสอบว่าเส้นทางที่มีอยู่ในโฟลเดอร์ของคุณอาจช่วยได้)
• บล็อก OOT ไม่ปรากฏใน Gnuradio-Companion:
  • บล็อกใหม่สามารถโหลดได้ใน gnuradio-companion โดยการเพิ่มบรรทัดต่อไปนี้ใน home/{username}/. gnuradio/config.conf (หากไฟล์นี้ไม่มีอยู่คุณจำเป็นต้องสร้าง):

     [grc]
     local_blocks_path=path_to_the_downloaded_folder/gr-lora_sdr/grc
    

การเปลี่ยนแปลง

• เพิ่มตัวเลือกเพื่อละเว้นการตรวจสอบคำซิงค์และพิมพ์ค่าที่ได้รับ

• เพิ่มการพิมพ์เพิ่มเติมของน้ำหนักบรรทุกที่ได้รับเป็นค่า hex

• เพิ่มการรองรับอินพุตสตรีมที่ติดแท็ก (สำหรับนิยามเฟรมของความยาวเฟรม)

• แก้ไขรูปแบบสตรีม LLR ระหว่าง fft_demod และ deinterleaver

• เพิ่มแท็กไปยัง CRC การตรวจสอบเอาต์พุตตัวบ่งชี้เฟรมเริ่มต้นความยาวและผลลัพธ์ CRC

• เพิ่มตัวเลือกตัวคั่นสำหรับอินพุตไฟล์

• เพิ่มตัวเลือกความยาวของคำนำ

• เพิ่มพารามิเตอร์สำหรับเฟรม Zero-Padding

• เพิ่มการรองรับการเพิ่มประสิทธิภาพอัตราข้อมูลต่ำ

• เพิ่มการสนับสนุนของปัจจัยการแพร่กระจายที่เล็กกว่า 7

  -

เครดิต

งานนี้ได้รับแรงบันดาลใจจาก https://github.com/rpp0/gr-lora โดย Pieter Robyns, Peter Quax, Wim Lamotte และ William Thenaers สถาปัตยกรรมและฟังก์ชั่นใดที่ได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นเพื่อเลียนแบบชั้นกายภาพของ LORA

ใบอนุญาต

แจกจ่ายภายใต้ใบอนุญาตใบอนุญาต GPL-3.0 ดูใบอนุญาตสำหรับข้อมูลเพิ่มเติม