Делаем модем: передаем цифровые данные по воздуху с помощью OFDM и GNU Radio

  • Tutorial
Привет, Хабр.

Данный текст можно считать продолжением статьи "Разбираем звук Dial-up модема", в которой разбирался метод установки связи между модемами. Сегодня мы пойдем дальше, и посмотрим на практике как передаются данные, для чего создадим простую реализацию модема с помощью OFDM и GNU Radio.

Данные мы будем передавать по воздуху, в прямом смысле этого слова — для приема и передачи будет достаточно динамика и микрофона.

Для тех, кому интересно как это работает, продолжение под катом.

Итак, наша задача — сделать простейший модем, способный передать данные из точки А в точку Б. Существует много способов модуляции цифрового сигнала, мы воспользуемся OFDM — методом, широко используемым в современных системах связи. В OFDM цифровой сигнал с помощью преобразования Фурье преобразуется в несколько параллельных поднесущих, что обеспечивает высокую скорость и эффективность использования канала передачи. OFDM используется много где, от цифрового телевидения и радио, до LTE. Наш аудиоканал гораздо уже и скромнее по параметрам, так что и скорости будут поменьше, но принципиально суть, в общем, не меняется. Строго говоря, OFDM не предназначен для передачи данных по воздуху, хотя для небольших расстояний обычного микрофона и динамика будет вполне достаточно.

OFDM в GNU Radio


Минимальный граф для тестирования приема и передачи показан ниже:



Исходный код для GNU Radio 3.8:

ofdm1.grc
options:
  parameters:
    author: ''
    category: '[GRC Hier Blocks]'
    cmake_opt: ''
    comment: ''
    copyright: ''
    description: ''
    gen_cmake: 'On'
    gen_linking: dynamic
    generate_options: qt_gui
    hier_block_src_path: '.:'
    id: ofdm_test_1
    max_nouts: '0'
    output_language: python
    placement: (0,0)
    qt_qss_theme: ''
    realtime_scheduling: ''
    run: 'True'
    run_command: '{python} -u {filename}'
    run_options: prompt
    sizing_mode: fixed
    thread_safe_setters: ''
    title: OFDM Test 1
    window_size: ''
  states:
    bus_sink: false
    bus_source: false
    bus_structure: null
    coordinate: [8, 8]
    rotation: 0
    state: enabled

blocks:
- name: fft_len
  id: variable
  parameters:
    comment: ''
    value: '64'
  states:
    bus_sink: false
    bus_source: false
    bus_structure: null
    coordinate: [448, 12.0]
    rotation: 0
    state: enabled
- name: packet_len
  id: variable
  parameters:
    comment: ''
    value: '12'
  states:
    bus_sink: false
    bus_source: false
    bus_structure: null
    coordinate: [336, 12.0]
    rotation: 0
    state: enabled
- name: samp_rate
  id: variable
  parameters:
    comment: ''
    value: '2400'
  states:
    bus_sink: false
    bus_source: false
    bus_structure: null
    coordinate: [216, 12.0]
    rotation: 0
    state: enabled
- name: blocks_file_source_0
  id: blocks_file_source
  parameters:
    affinity: ''
    alias: ''
    begin_tag: pmt.PMT_NIL
    comment: ''
    file: D:\Temp\1\data2.txt
    length: '0'
    maxoutbuf: '0'
    minoutbuf: '0'
    offset: '0'
    repeat: 'True'
    type: byte
    vlen: '1'
  states:
    bus_sink: false
    bus_source: false
    bus_structure: null
    coordinate: [32, 128.0]
    rotation: 0
    state: enabled
- name: blocks_stream_to_tagged_stream_0
  id: blocks_stream_to_tagged_stream
  parameters:
    affinity: ''
    alias: ''
    comment: ''
    len_tag_key: '"key"'
    maxoutbuf: '0'
    minoutbuf: '0'
    packet_len: packet_len
    type: byte
    vlen: '1'
  states:
    bus_sink: false
    bus_source: false
    bus_structure: null
    coordinate: [488, 156.0]
    rotation: 0
    state: enabled
- name: blocks_throttle_0
  id: blocks_throttle
  parameters:
    affinity: ''
    alias: ''
    comment: ''
    ignoretag: 'True'
    maxoutbuf: '0'
    minoutbuf: '0'
    samples_per_second: samp_rate
    type: byte
    vlen: '1'
  states:
    bus_sink: false
    bus_source: false
    bus_structure: null
    coordinate: [272, 168.0]
    rotation: 0
    state: enabled
- name: blocks_udp_sink_0
  id: blocks_udp_sink
  parameters:
    affinity: ''
    alias: ''
    comment: ''
    eof: 'True'
    ipaddr: 127.0.0.1
    port: '40868'
    psize: '128'
    type: byte
    vlen: '1'
  states:
    bus_sink: false
    bus_source: false
    bus_structure: null
    coordinate: [424, 476.0]
    rotation: 180
    state: enabled
- name: channels_channel_model_0
  id: channels_channel_model
  parameters:
    affinity: ''
    alias: ''
    block_tags: 'True'
    comment: ''
    epsilon: '1.0'
    freq_offset: 0 * 1.0/fft_len
    maxoutbuf: '0'
    minoutbuf: '0'
    noise_voltage: '0.1'
    seed: '0'
    taps: 1.0 + 1.0j
  states:
    bus_sink: false
    bus_source: false
    bus_structure: null
    coordinate: [1112.0, 280]
    rotation: 270
    state: enabled
- name: digital_ofdm_rx_0
  id: digital_ofdm_rx
  parameters:
    affinity: ''
    alias: ''
    comment: ''
    cp_len: fft_len//4
    fft_len: fft_len
    header_mod: '"BPSK"'
    log: 'False'
    maxoutbuf: '0'
    minoutbuf: '0'
    occupied_carriers: ((-4,-3,-2,-1,1,2,3,4),)
    packet_len_key: '"key"'
    payload_mod: '"QPSK"'
    pilot_carriers: ((-6,-5,5,6),)
    pilot_symbols: ((-1,1,-1,1),)
    scramble_bits: 'False'
    sync_word1: None
    sync_word2: None
  states:
    bus_sink: false
    bus_source: false
    bus_structure: null
    coordinate: [776, 428.0]
    rotation: 180
    state: enabled
- name: digital_ofdm_tx_0
  id: digital_ofdm_tx
  parameters:
    affinity: ''
    alias: ''
    comment: ''
    cp_len: fft_len//4
    fft_len: fft_len
    header_mod: '"BPSK"'
    log: 'False'
    maxoutbuf: '0'
    minoutbuf: '0'
    occupied_carriers: ((-4,-3,-2,-1,1,2,3,4),)
    packet_len_key: '"key"'
    payload_mod: '"QPSK"'
    pilot_carriers: ((-6,-5,5,6),)
    pilot_symbols: ((-1,1,-1,1),)
    rolloff: '0'
    scramble_bits: 'False'
    sync_word1: None
    sync_word2: None
  states:
    bus_sink: false
    bus_source: false
    bus_structure: null
    coordinate: [776, 80.0]
    rotation: 0
    state: enabled
- name: qtgui_freq_sink_x_0
  id: qtgui_freq_sink_x
  parameters:
    affinity: ''
    alias: ''
    alpha1: '1.0'
    alpha10: '1.0'
    alpha2: '1.0'
    alpha3: '1.0'
    alpha4: '1.0'
    alpha5: '1.0'
    alpha6: '1.0'
    alpha7: '1.0'
    alpha8: '1.0'
    alpha9: '1.0'
    autoscale: 'False'
    average: '1.0'
    axislabels: 'True'
    bw: samp_rate
    color1: '"blue"'
    color10: '"dark blue"'
    color2: '"red"'
    color3: '"green"'
    color4: '"black"'
    color5: '"cyan"'
    color6: '"magenta"'
    color7: '"yellow"'
    color8: '"dark red"'
    color9: '"dark green"'
    comment: ''
    ctrlpanel: 'False'
    fc: '0'
    fftsize: '1024'
    freqhalf: 'True'
    grid: 'False'
    gui_hint: ''
    label: Relative Gain
    label1: Rx Spectrum
    label10: ''
    label2: ''
    label3: ''
    label4: ''
    label5: ''
    label6: ''
    label7: ''
    label8: ''
    label9: ''
    legend: 'True'
    maxoutbuf: '0'
    minoutbuf: '0'
    name: Rx Spectrum
    nconnections: '1'
    showports: 'True'
    tr_chan: '0'
    tr_level: '0.0'
    tr_mode: qtgui.TRIG_MODE_FREE
    tr_tag: '""'
    type: complex
    units: dB
    update_time: '0.10'
    width1: '1'
    width10: '1'
    width2: '1'
    width3: '1'
    width4: '1'
    width5: '1'
    width6: '1'
    width7: '1'
    width8: '1'
    width9: '1'
    wintype: firdes.WIN_BLACKMAN_hARRIS
    ymax: '10'
    ymin: '-140'
  states:
    bus_sink: false
    bus_source: false
    bus_structure: null
    coordinate: [1232, 92.0]
    rotation: 0
    state: enabled

connections:
- [blocks_file_source_0, '0', blocks_throttle_0, '0']
- [blocks_stream_to_tagged_stream_0, '0', digital_ofdm_tx_0, '0']
- [blocks_throttle_0, '0', blocks_stream_to_tagged_stream_0, '0']
- [channels_channel_model_0, '0', digital_ofdm_rx_0, '0']
- [digital_ofdm_rx_0, '0', blocks_udp_sink_0, '0']
- [digital_ofdm_tx_0, '0', channels_channel_model_0, '0']
- [digital_ofdm_tx_0, '0', qtgui_freq_sink_x_0, '0']

metadata:
  file_format: 1


В качестве источника данных используется обычный текстовый файл (в моем случае он содержит строку «Hello Habr!!»), затем данные разбиваются на блоки, которые подаются на OFDM Transmitter. OFDM это достаточно сложный вид модуляции, в настройках OFDM-кодера нужно указать достаточно много не совсем очевидных параметров.



Более детальный разбор значений можно найти здесь. Разумеется, параметры блока OFDM Receiver должны совпадать с параметрами передачи.

Блок Channel Model используется для симуляции канала связи, блок QT GUI Frequency Sink используется для визуализации спектра. Также стоит обратить внимание на невысокую частоту дискретизации (sample rate = 2400), это специально сделано для того, чтобы сигнал занимал небольшую полосу спектра, пригодную для передачи по аудиоканалу.

К сожалению, встроенного блока для отображения принимаемых данных в GNU Radio я не нашел, так что приходится использовать UDP. Блок UDP Sink используется для вывода данных, для их приема используется программа на языке Python:

import socket

UDP_IP = "127.0.0.1"
UDP_PORT = 40868

sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) # UDP
sock.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
sock.bind((UDP_IP, UDP_PORT))
sock.settimeout(0.5)

while True:
    try:
        data, addr = sock.recvfrom(128) 
        print("Msg:", data, 'Hex:', ' '.join('{:02x}'.format(x) for x in data))
    except socket.timeout:
        pass

Это позволяет выводить принимаемые данные в консоли, что достаточно удобно. Возможно есть более простой способ вывода в GNU Radio, если кто знает, напишите в комментариях.

Если все было сделано правильно, мы можем запустить GNU Radio и наш скрипт для приема, результат должен выглядеть примерно так:



Казалось бы, тему можно закрывать? Нет, все интересное только начинается.

Выходим в эфир


В вышеприведенном примере все довольно просто. Но есть одно «но» — GNU Radio работает с так называемым «комплексным сигналом», фактически представляющим собой пары чисел, сдвинутых по фазе на 90 градусов. Это удобно для компьютерной обработки, но мы не можем просто взять и передать в эфир комплексное число.

И тут есть два варианта. Владельцы SDR-трансмиттеров (HackRF, LimeSDR, USRP и пр) могут дальше не читать, а просто взять готовый блок для GNU Radio, в котором все делается «автоматом». Но т.к. мы собираемся передать сигнал с помощью звуковой карты, мы должны сделать преобразование самостоятельно, для чего воспользуемся блок-схемой, которая есть в любой статье по ЦОС:



Здесь OFDM это наш передатчик, Fc частота несущей, мы зададим её равной 4КГц, чтобы сигнал попадал в максимум чувствительности колонок и микрофона. Блок-схема графа для передачи также соответственно, усложняется:



Для удобства тестирования я использую WAV File Sink, чтобы сохраненный файл можно было записать и воспроизводить отдельно. Также мы можем открыть файл и посмотреть его спектр, можно убедиться что центральная частота действительно равна 4КГц:



Прием


И наконец, последний шаг: создадим блок-схему для приема сигнала. Тут фактически все то же самое, только в обратном порядке.



Мы домножаем исходный сигнал на сдвинутые по фазе опорные сигналы, затем с помощью LPF отсекаем высокочастотные компоненты. На выходе получается комплексный сигнал, который может использоваться для дальнейшей обработки.

Граф для приема в GNU Radio имеет следующий вид:



Стоит отметить блок Audio Source для приема данных из звуковой карты, блок QT GUI Frequency Sink используется для визуализации принимаемого сигнала.

Для тестирования, я записал WAV-файл на смартфон, при поднесении его к микрофону компьютера, на экране появляется декодированный текст:



Заключение


Как можно видеть, прием и передача сигналов с помощью GNU Radio достаточно интересен и нагляден. OFDM имеет достаточно большое число параметров, желающие могут поэспериментировать самостоятельно с размером блока FFT, числом несущих, частотой передачи и пр.

Всем спасибо за внимание, и удачных экспериментов.

Для желающих, исходник под спойлером.

ofdm2.grc
options:
  parameters:
    author: ''
    category: Custom
    cmake_opt: ''
    comment: ''
    copyright: ''
    description: Transmit a pre-defined signal (a complex sine) as OFDM packets.
    gen_cmake: 'On'
    gen_linking: dynamic
    generate_options: qt_gui
    hier_block_src_path: '.:'
    id: ofdm_test_2
    max_nouts: '0'
    output_language: python
    placement: (0,0)
    qt_qss_theme: ''
    realtime_scheduling: ''
    run: 'True'
    run_command: '{python} -u {filename}'
    run_options: prompt
    sizing_mode: fixed
    thread_safe_setters: ''
    title: OFDM Test 2
    window_size: 1280, 1024
  states:
    bus_sink: false
    bus_source: false
    bus_structure: null
    coordinate: [8, 12.0]
    rotation: 0
    state: enabled

blocks:
- name: audio_samp_rate
  id: variable
  parameters:
    comment: ''
    value: '24000'
  states:
    bus_sink: false
    bus_source: false
    bus_structure: null
    coordinate: [648, 20.0]
    rotation: 0
    state: true
- name: carrier_freq
  id: variable
  parameters:
    comment: ''
    value: '4000'
  states:
    bus_sink: false
    bus_source: false
    bus_structure: null
    coordinate: [792, 20.0]
    rotation: 0
    state: true
- name: fft_len
  id: variable
  parameters:
    comment: ''
    value: '64'
  states:
    bus_sink: false
    bus_source: false
    bus_structure: null
    coordinate: [448, 20.0]
    rotation: 0
    state: enabled
- name: len_tag_key
  id: variable
  parameters:
    comment: ''
    value: '"packet_len"'
  states:
    bus_sink: false
    bus_source: false
    bus_structure: null
    coordinate: [320, 20.0]
    rotation: 0
    state: enabled
- name: packet_len
  id: variable
  parameters:
    comment: ''
    value: '12'
  states:
    bus_sink: false
    bus_source: false
    bus_structure: null
    coordinate: [216, 20.0]
    rotation: 0
    state: enabled
- name: samp_rate
  id: variable
  parameters:
    comment: ''
    value: '2400'
  states:
    bus_sink: false
    bus_source: false
    bus_structure: null
    coordinate: [536, 20.0]
    rotation: 0
    state: enabled
- name: analog_sig_source_x_0
  id: analog_sig_source_x
  parameters:
    affinity: ''
    alias: ''
    amp: '1'
    comment: ''
    freq: carrier_freq
    maxoutbuf: '0'
    minoutbuf: '0'
    offset: '0'
    phase: '0'
    samp_rate: audio_samp_rate
    type: float
    waveform: analog.GR_COS_WAVE
  states:
    bus_sink: false
    bus_source: false
    bus_structure: null
    coordinate: [1080, 88.0]
    rotation: 0
    state: true
- name: analog_sig_source_x_0_0
  id: analog_sig_source_x
  parameters:
    affinity: ''
    alias: ''
    amp: '1'
    comment: ''
    freq: carrier_freq
    maxoutbuf: '0'
    minoutbuf: '0'
    offset: '0'
    phase: '0'
    samp_rate: audio_samp_rate
    type: float
    waveform: analog.GR_SIN_WAVE
  states:
    bus_sink: false
    bus_source: false
    bus_structure: null
    coordinate: [1080, 344.0]
    rotation: 0
    state: true
- name: analog_sig_source_x_0_0_0
  id: analog_sig_source_x
  parameters:
    affinity: ''
    alias: ''
    amp: '1'
    comment: ''
    freq: carrier_freq
    maxoutbuf: '0'
    minoutbuf: '0'
    offset: '0'
    phase: '0'
    samp_rate: audio_samp_rate
    type: float
    waveform: analog.GR_SIN_WAVE
  states:
    bus_sink: false
    bus_source: false
    bus_structure: null
    coordinate: [1376, 824.0]
    rotation: 180
    state: true
- name: analog_sig_source_x_0_1
  id: analog_sig_source_x
  parameters:
    affinity: ''
    alias: ''
    amp: '1'
    comment: ''
    freq: carrier_freq
    maxoutbuf: '0'
    minoutbuf: '0'
    offset: '0'
    phase: '0'
    samp_rate: audio_samp_rate
    type: float
    waveform: analog.GR_COS_WAVE
  states:
    bus_sink: false
    bus_source: false
    bus_structure: null
    coordinate: [1376, 672.0]
    rotation: 180
    state: true
- name: audio_sink_0
  id: audio_sink
  parameters:
    affinity: ''
    alias: ''
    comment: ''
    device_name: ''
    num_inputs: '1'
    ok_to_block: 'True'
    samp_rate: audio_samp_rate
  states:
    bus_sink: false
    bus_source: false
    bus_structure: null
    coordinate: [1608, 224.0]
    rotation: 0
    state: disabled
- name: audio_source_0
  id: audio_source
  parameters:
    affinity: ''
    alias: ''
    comment: ''
    device_name: ''
    maxoutbuf: '0'
    minoutbuf: '0'
    num_outputs: '1'
    ok_to_block: 'True'
    samp_rate: audio_samp_rate
  states:
    bus_sink: false
    bus_source: false
    bus_structure: null
    coordinate: [1376, 584.0]
    rotation: 180
    state: enabled
- name: blocks_add_xx_0
  id: blocks_add_xx
  parameters:
    affinity: ''
    alias: ''
    comment: ''
    maxoutbuf: '0'
    minoutbuf: '0'
    num_inputs: '2'
    type: float
    vlen: '1'
  states:
    bus_sink: false
    bus_source: false
    bus_structure: null
    coordinate: [1480, 264.0]
    rotation: 0
    state: true
- name: blocks_complex_to_float_0
  id: blocks_complex_to_float
  parameters:
    affinity: ''
    alias: ''
    comment: ''
    maxoutbuf: '0'
    minoutbuf: '0'
    vlen: '1'
  states:
    bus_sink: false
    bus_source: false
    bus_structure: null
    coordinate: [1128, 256.0]
    rotation: 0
    state: true
- name: blocks_file_source_0
  id: blocks_file_source
  parameters:
    affinity: ''
    alias: ''
    begin_tag: pmt.PMT_NIL
    comment: ''
    file: D:\Temp\1\data2.txt
    length: '0'
    maxoutbuf: '0'
    minoutbuf: '0'
    offset: '0'
    repeat: 'True'
    type: byte
    vlen: '1'
  states:
    bus_sink: false
    bus_source: false
    bus_structure: null
    coordinate: [32, 224.0]
    rotation: 0
    state: enabled
- name: blocks_float_to_complex_0
  id: blocks_float_to_complex
  parameters:
    affinity: ''
    alias: ''
    comment: ''
    maxoutbuf: '0'
    minoutbuf: '0'
    vlen: '1'
  states:
    bus_sink: false
    bus_source: false
    bus_structure: null
    coordinate: [744, 768.0]
    rotation: 180
    state: true
- name: blocks_multiply_xx_0
  id: blocks_multiply_xx
  parameters:
    affinity: ''
    alias: ''
    comment: ''
    maxoutbuf: '0'
    minoutbuf: '0'
    num_inputs: '2'
    type: float
    vlen: '1'
  states:
    bus_sink: false
    bus_source: false
    bus_structure: null
    coordinate: [1336, 176.0]
    rotation: 0
    state: true
- name: blocks_multiply_xx_0_0
  id: blocks_multiply_xx
  parameters:
    affinity: ''
    alias: ''
    comment: ''
    maxoutbuf: '0'
    minoutbuf: '0'
    num_inputs: '2'
    type: float
    vlen: '1'
  states:
    bus_sink: false
    bus_source: false
    bus_structure: null
    coordinate: [1336, 344.0]
    rotation: 0
    state: enabled
- name: blocks_multiply_xx_0_1
  id: blocks_multiply_xx
  parameters:
    affinity: ''
    alias: ''
    comment: ''
    maxoutbuf: '0'
    minoutbuf: '0'
    num_inputs: '2'
    type: float
    vlen: '1'
  states:
    bus_sink: false
    bus_source: false
    bus_structure: null
    coordinate: [1168, 696.0]
    rotation: 180
    state: true
- name: blocks_multiply_xx_0_1_0
  id: blocks_multiply_xx
  parameters:
    affinity: ''
    alias: ''
    comment: ''
    maxoutbuf: '0'
    minoutbuf: '0'
    num_inputs: '2'
    type: float
    vlen: '1'
  states:
    bus_sink: false
    bus_source: false
    bus_structure: null
    coordinate: [1176, 864.0]
    rotation: 180
    state: true
- name: blocks_null_sink_0
  id: blocks_null_sink
  parameters:
    affinity: ''
    alias: ''
    bus_structure_sink: '[[0,],]'
    comment: ''
    num_inputs: '1'
    type: float
    vlen: '1'
  states:
    bus_sink: false
    bus_source: false
    bus_structure: null
    coordinate: [1608, 168.0]
    rotation: 0
    state: true
- name: blocks_stream_to_tagged_stream_0
  id: blocks_stream_to_tagged_stream
  parameters:
    affinity: ''
    alias: ''
    comment: ''
    len_tag_key: '"key"'
    maxoutbuf: '0'
    minoutbuf: '0'
    packet_len: packet_len
    type: byte
    vlen: '1'
  states:
    bus_sink: false
    bus_source: false
    bus_structure: null
    coordinate: [424, 252.0]
    rotation: 0
    state: enabled
- name: blocks_throttle_0
  id: blocks_throttle
  parameters:
    affinity: ''
    alias: ''
    comment: ''
    ignoretag: 'True'
    maxoutbuf: '0'
    minoutbuf: '0'
    samples_per_second: samp_rate
    type: byte
    vlen: '1'
  states:
    bus_sink: false
    bus_source: false
    bus_structure: null
    coordinate: [248, 264.0]
    rotation: 0
    state: enabled
- name: blocks_udp_sink_0
  id: blocks_udp_sink
  parameters:
    affinity: ''
    alias: ''
    comment: ''
    eof: 'True'
    ipaddr: 127.0.0.1
    port: '40868'
    psize: '128'
    type: byte
    vlen: '1'
  states:
    bus_sink: false
    bus_source: false
    bus_structure: null
    coordinate: [104, 748.0]
    rotation: 180
    state: enabled
- name: blocks_wavfile_sink_0
  id: blocks_wavfile_sink
  parameters:
    affinity: ''
    alias: ''
    bits_per_sample: '16'
    comment: ''
    file: D:\Temp\1\ofdm.wav
    nchan: '1'
    samp_rate: audio_samp_rate
  states:
    bus_sink: false
    bus_source: false
    bus_structure: null
    coordinate: [1608, 308.0]
    rotation: 0
    state: disabled
- name: digital_ofdm_rx_0
  id: digital_ofdm_rx
  parameters:
    affinity: ''
    alias: ''
    comment: ''
    cp_len: fft_len//4
    fft_len: fft_len
    header_mod: '"BPSK"'
    log: 'False'
    maxoutbuf: '0'
    minoutbuf: '0'
    occupied_carriers: ((-4,-3,-2,-1,1,2,3,4),)
    packet_len_key: '"key"'
    payload_mod: '"QPSK"'
    pilot_carriers: ((-6,-5,5,6),)
    pilot_symbols: ((-1,1,-1,1),)
    scramble_bits: 'False'
    sync_word1: None
    sync_word2: None
  states:
    bus_sink: false
    bus_source: false
    bus_structure: null
    coordinate: [440, 700.0]
    rotation: 180
    state: enabled
- name: digital_ofdm_tx_0
  id: digital_ofdm_tx
  parameters:
    affinity: ''
    alias: ''
    comment: ''
    cp_len: fft_len//4
    fft_len: fft_len
    header_mod: '"BPSK"'
    log: 'False'
    maxoutbuf: '0'
    minoutbuf: '0'
    occupied_carriers: ((-4,-3,-2,-1,1,2,3,4),)
    packet_len_key: '"key"'
    payload_mod: '"QPSK"'
    pilot_carriers: ((-6,-5,5,6),)
    pilot_symbols: ((-1,1,-1,1),)
    rolloff: '0'
    scramble_bits: 'False'
    sync_word1: None
    sync_word2: None
  states:
    bus_sink: false
    bus_source: false
    bus_structure: null
    coordinate: [664, 176.0]
    rotation: 0
    state: enabled
- name: low_pass_filter_0
  id: low_pass_filter
  parameters:
    affinity: ''
    alias: ''
    beta: '6.76'
    comment: ''
    cutoff_freq: carrier_freq
    decim: audio_samp_rate//samp_rate
    gain: '1'
    interp: '1'
    maxoutbuf: '0'
    minoutbuf: '0'
    samp_rate: audio_samp_rate
    type: fir_filter_fff
    width: '1000'
    win: firdes.WIN_HAMMING
  states:
    bus_sink: false
    bus_source: false
    bus_structure: null
    coordinate: [960, 648.0]
    rotation: 180
    state: true
- name: low_pass_filter_0_0
  id: low_pass_filter
  parameters:
    affinity: ''
    alias: ''
    beta: '6.76'
    comment: ''
    cutoff_freq: carrier_freq
    decim: audio_samp_rate//samp_rate
    gain: '1'
    interp: '1'
    maxoutbuf: '0'
    minoutbuf: '0'
    samp_rate: audio_samp_rate
    type: fir_filter_fff
    width: '1000'
    win: firdes.WIN_HAMMING
  states:
    bus_sink: false
    bus_source: false
    bus_structure: null
    coordinate: [960, 816.0]
    rotation: 180
    state: true
- name: qtgui_freq_sink_x_0
  id: qtgui_freq_sink_x
  parameters:
    affinity: ''
    alias: ''
    alpha1: '1.0'
    alpha10: '1.0'
    alpha2: '1.0'
    alpha3: '1.0'
    alpha4: '1.0'
    alpha5: '1.0'
    alpha6: '1.0'
    alpha7: '1.0'
    alpha8: '1.0'
    alpha9: '1.0'
    autoscale: 'False'
    average: '1.0'
    axislabels: 'True'
    bw: samp_rate
    color1: '"blue"'
    color10: '"dark blue"'
    color2: '"red"'
    color3: '"green"'
    color4: '"black"'
    color5: '"cyan"'
    color6: '"magenta"'
    color7: '"yellow"'
    color8: '"dark red"'
    color9: '"dark green"'
    comment: ''
    ctrlpanel: 'False'
    fc: '0'
    fftsize: '1024'
    freqhalf: 'True'
    grid: 'False'
    gui_hint: ''
    label: Relative Gain
    label1: Rx Spectrum
    label10: ''
    label2: ''
    label3: ''
    label4: ''
    label5: ''
    label6: ''
    label7: ''
    label8: ''
    label9: ''
    legend: 'True'
    maxoutbuf: '0'
    minoutbuf: '0'
    name: Rx Spectrum
    nconnections: '1'
    showports: 'True'
    tr_chan: '0'
    tr_level: '0.0'
    tr_mode: qtgui.TRIG_MODE_FREE
    tr_tag: '""'
    type: complex
    units: dB
    update_time: '0.10'
    width1: '1'
    width10: '1'
    width2: '1'
    width3: '1'
    width4: '1'
    width5: '1'
    width6: '1'
    width7: '1'
    width8: '1'
    width9: '1'
    wintype: firdes.WIN_BLACKMAN_hARRIS
    ymax: '10'
    ymin: '-140'
  states:
    bus_sink: false
    bus_source: false
    bus_structure: null
    coordinate: [728, 612.0]
    rotation: 0
    state: enabled
- name: rational_resampler_xxx_0
  id: rational_resampler_xxx
  parameters:
    affinity: ''
    alias: ''
    comment: ''
    decim: '1'
    fbw: '0'
    interp: audio_samp_rate//samp_rate
    maxoutbuf: '0'
    minoutbuf: '0'
    taps: ''
    type: ccf
  states:
    bus_sink: false
    bus_source: false
    bus_structure: null
    coordinate: [912, 236.0]
    rotation: 0
    state: true

connections:
- [analog_sig_source_x_0, '0', blocks_multiply_xx_0, '0']
- [analog_sig_source_x_0_0, '0', blocks_multiply_xx_0_0, '1']
- [analog_sig_source_x_0_0_0, '0', blocks_multiply_xx_0_1_0, '1']
- [analog_sig_source_x_0_1, '0', blocks_multiply_xx_0_1, '1']
- [audio_source_0, '0', blocks_multiply_xx_0_1, '0']
- [audio_source_0, '0', blocks_multiply_xx_0_1_0, '0']
- [blocks_add_xx_0, '0', audio_sink_0, '0']
- [blocks_add_xx_0, '0', blocks_null_sink_0, '0']
- [blocks_add_xx_0, '0', blocks_wavfile_sink_0, '0']
- [blocks_complex_to_float_0, '0', blocks_multiply_xx_0, '1']
- [blocks_complex_to_float_0, '1', blocks_multiply_xx_0_0, '0']
- [blocks_file_source_0, '0', blocks_throttle_0, '0']
- [blocks_float_to_complex_0, '0', digital_ofdm_rx_0, '0']
- [blocks_float_to_complex_0, '0', qtgui_freq_sink_x_0, '0']
- [blocks_multiply_xx_0, '0', blocks_add_xx_0, '0']
- [blocks_multiply_xx_0_0, '0', blocks_add_xx_0, '1']
- [blocks_multiply_xx_0_1, '0', low_pass_filter_0, '0']
- [blocks_multiply_xx_0_1_0, '0', low_pass_filter_0_0, '0']
- [blocks_stream_to_tagged_stream_0, '0', digital_ofdm_tx_0, '0']
- [blocks_throttle_0, '0', blocks_stream_to_tagged_stream_0, '0']
- [digital_ofdm_rx_0, '0', blocks_udp_sink_0, '0']
- [digital_ofdm_tx_0, '0', rational_resampler_xxx_0, '0']
- [low_pass_filter_0, '0', blocks_float_to_complex_0, '0']
- [low_pass_filter_0_0, '0', blocks_float_to_complex_0, '1']
- [rational_resampler_xxx_0, '0', blocks_complex_to_float_0, '0']

metadata:
  file_format: 1

Средняя зарплата в IT

111 000 ₽/мес.
Средняя зарплата по всем IT-специализациям на основании 7 000 анкет, за 2-ое пол. 2020 года Узнать свою зарплату
AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

Подробнее
Реклама

Комментарии 16

    +2
    Вася включай магнитофон!!!111 Сейчас усилитель включу, данные перешлю
      0
      Когда-то давно игры для компов передавали по FM радио. Так что…
        0
        Радио я не застал (пишут что было в 83м www.kotaku.co.uk/2014/10/13/people-used-download-games-radio), а вот магнитофонные кассеты для Спектрума покупал, было дело :)
          0
          Для спектрума и на местных телеканалах передавали игры в не прайм-тайм.
        +1

        Статья весьма занятная, особенно подходом.
        Однако, хотелось бы сделать несколько замечаний:


        В OFDM цифровой сигнал с помощью преобразования Фурье преобразуется в несколько параллельных поднесущих, что обеспечивает высокую скорость и эффективность использования канала передачи.

        Для получения OFDM сигнала используется обратное преобразование Фурье, а для получения данных из OFDM сигнала используется прямое.


        Строго говоря, OFDM не предназначен для передачи данных по воздуху…

        Что вы хотели этим сказать? Без переноса на несущую частоту модулированный с помощью OFDM сигнал, действительно, не предназначен — быстро угаснет. Да и сам OFDM ничего не передает — это один из способов модуляции. Однако, этот самый модулированный сигнал, как вы отметили, все же можно передать на небольшое расстояние, как бы сам себе несущая.

          0
          Перенос на несущую частоту у меня как раз есть.

          Я имел в виду то, что для передачи через воздух вряд ли OFDM является оптимальным видом кодирования, с учетом эха, переотражений и пр. Хотя хз, тут довольно большое поле для экспериментов (где бы еще достать динамик и микрофон от 0 до 100КГц, чтобы еще и ультразвук потестить :) ).
            0

            Ах, так это было буквально.))

              +1
              Конечно же, OFDM подходит для передачи по воздуху, в литературе описано множетство методов компенсации эффектов, связанных с каналом передачи, в том числе и переотражений (т.н. эквализации). Одна из базовых причин использования OFDM и состоит в возможности сравнительно простого компенсирования последствий многолучевого распространения («эха»). Базовый эквалайзер в частотной области (least squares, one-tap) настолько простой, что эквализация в частотной области может легко использоваться и при приеме сигналов с одной несущей (Single-Carrier Frequency Domain Equalization ).
              В частности, OFDM используется в Wi-Fi (есть даже открытая реализация, github.com/jhshi/openofdm) в LTE (совместно с SC-FDM) и, наверное, вообще почти везде.
            0

            Ах вот зачем микрофон и динамик… Мило!

              +2
              Если верить древним рукописям :) то первые модемы так и работали, через acoustic coupler:
              Картинка


              0

              А можно ли передавать данные внутри обычного радио или музыки? По принципу стеганографии, на частотах, неслышимых человеческому уху?

                +1
                А почему бы и нет?
                Можно зашивать и на слышимых частотах если есть оригинал композиции чтобы вычислить разницу.

                Заголовок спойлера

                  0

                  Пилот-тон и разностный стерео-сигнал. RDS. "Тыщи их..."

                    0
                    В проводных радиолиниях кроме основной программы для «бабушкиного радио» вещались два дополнительных модулированных канала. Соответственно, существовали трёхпрограммные радиоприёмники для их прослушивания.

                    Эра 204
                      0
                      Тут все проще, 2-я и 3-я программы это обычный радиосигнал, амплитудно модулированный, на частотах 78 и 120 кГц. Прослушать можно обычным радиоприемником на эти частоты.
                      В этой связи можно вспомнить сигналы телемеханики, передающиеся по проводам высоковольтных ЛЭП, а перед понизительными подстанциями ставятся фильтры-заградители. Но мы то знаем, что и их можно «прослушать» «из розетки» на частоте 64 кГц и даже попытаться расшифровать (МЭК-104).
                        0
                        Немецкие электросети на 128КГц (DCF-49) вроде «слышно» аж в России: www.radioscanner.ru/base/freq16693.html

                        Декодируется с помощью MultiPSK, правда кроме набора hex-данных все равно мало что известно.

                Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                Самое читаемое