NICAM direct QPSK experiments

Dit project is opgezet voor experimenten waarbij het NICAM DQPSK-signaal direct op RF wordt gezet, dus zonder analoge TV-draaggolf/subcarrierketen. De huidige keten bevat een echte NICAM 728 payload encoder/decoder, een standalone C-zender voor PlutoSDR en een standalone C-ontvanger voor live RTL-SDR ontvangst.

Voor NICAM zijn de normale TX/RX-paden volledig C-gebaseerd: nicam-pluto-tx voor PlutoSDR TX en nicam-rx voor RTL-SDR RX. De aparte WBFM TX/RX-paden en sommige ontwikkel- of analysetools gebruiken Python.

Karakteristieken

NICAM bitrate: 728 kbit/s
DQPSK symbolrate: 364 ksym/s
Praktische RF-bandbreedte (deze implementatie): ongeveer 500-750 kHz
Frame: 728 bits, dus 1 ms
FAW: 01001110
Scrambler: PN9, polynomial x^9 + x^4 + 1, seed 111111111
Audio: stereo, 32 kHz, NICAM 728 near-instantaneous companding
Direct-QPSK mode: stem de RTL-SDR af op de NICAM RF-carrier zelf
NICAM baseband sample-rate: 1456000 samples/s, precies 4 samples per DQPSK-symbool
Pluto/IIO TX device sample-rate: automatisch gekozen of ingesteld met NICAM_TX_DEVICE_SAMPLE_RATE; de NICAM timing blijft intern 1456000

De normale entry points zijn:

tools/tim-nicam-tx: NICAM TX via PlutoSDR/libiio
tools/websdr-nicam-rx: NICAM RX via RTL-SDR
tools/tim-wbfm-tx: optionele WBFM TX, Python-gebaseerd
tools/websdr-wbfm-rx: optionele WBFM RX, Python-gebaseerd

Standalone C-ontvanger

Voor live gebruik op de Odroid is er een standalone C-programma met de naam nicam-rx:

stdin: rtl_sdr-achtige unsigned 8-bit IQ (I,Q,I,Q,...)
stdout: raw stereo s16le audio op 32 kHz
stderr: lock/statusmeldingen bij --verbose

Standaard verwacht ./nicam-rx rtl_sdr-compatibele u8 IQ. Voor andere SDR hardware of offline bestanden kan ook interleaved signed 16-bit IQ worden gelezen:

./nicam-rx --iq-format s16 --sample-rate 1456000 < input.cs16 > output.pcm

Compileren van de C-ontvanger:

make

Dit bouwt:

./nicam-rx

De Makefile gebruikt alleen een C compiler en libm. Op Debian/Ubuntu/Odroid:

sudo apt install build-essential rtl-sdr alsa-utils
make

Compileren van de PlutoSDR C-zender:

sudo apt install build-essential libiio-dev ffmpeg
tools/build-nicam-pluto-tx

Dit bouwt:

./nicam-pluto-tx

De zender gebruikt libiio voor PlutoSDR/AD9361 toegang. Voor normale TX op tim verwacht tools/tim-nicam-tx dat ./nicam-pluto-tx al gebouwd is.

De C-code is gewone C11 en bevat geen x86-specifieke intrinsics. Hij is bedoeld om ook op ARM64/Odroid te compileren met gcc of clang.

Live luisteren met RTL-SDR en ALSA:

rtl_sdr -f 54552000 -s 1456000 -g 29.7 - \
  | ./nicam-rx --sample-rate 1456000 --verbose \
  | aplay -f S16_LE -r 32000 -c 2

Met een LO van 48 MHz en een NICAM subcarrier op 6.552 MHz is de gewenste RTL-SDR frequentie:

48.000 MHz + 6.552 MHz = 54.552 MHz

Als je liever via ffplay luistert:

rtl_sdr -f 54552000 -s 1456000 -g 29.7 - \
  | ./nicam-rx --sample-rate 1456000 --verbose \
  | ffplay -hide_banner -loglevel error -nodisp \
      -f s16le -sample_rate 32000 -ch_layout stereo -i -

Voor het upconverter-testplan:

Digital Baseband NICAM op 6.552 MHz
LO op 48 MHz
50-70 MHz filter na de mixer
RTL-SDR op 54.552 MHz

De C-decoder is getest tegen referentie-IQ-bestanden. Op een 30 seconden 10 dB SNR testbestand decodeerde ./nicam-rx ongeveer in real-time factor 30 sneller dan nodig.

Installatie

De normale NICAM TX/RX-launchers starten de C-programma's ./nicam-pluto-tx en ./nicam-rx. Voor NICAM is dus een C compiler nodig plus de tools/libraries van de gebruikte SDR.

NICAM TX-host met PlutoSDR/AD9361:

sudo apt install build-essential ffmpeg libiio-dev
tools/build-nicam-pluto-tx

Dit bouwt ./nicam-pluto-tx. De zender gebruikt ffmpeg alleen om stream-, file- of UDP-audio naar raw stereo s16le op 32 kHz om te zetten.

NICAM RX-host met RTL-SDR:

sudo apt install build-essential rtl-sdr alsa-utils
make

Dit bouwt ./nicam-rx. alsa-utils is nodig wanneer je via aplay luistert; voor ffplay playback installeer je ook ffmpeg.

Lokale machineprofielen maak je uit de examples:

cp config/environments/tim.env.example config/environments/tim.env
cp config/environments/websdr.env.example config/environments/websdr.env

Commit deze lokale .env bestanden niet.

Optionele WBFM-installatie

De Python requirements horen bij de aparte WBFM Python-zender/ontvanger en bij het direct starten van Python modules uit src/wbfm_*. Sla deze WBFM-stap over wanneer je alleen de C-binaries ./nicam-pluto-tx en ./nicam-rx gebruikt.

Optie A voor WBFM: user-installatie (zonder venv):

python3 -m pip install --user -r requirements.txt
python3 -m pip install --user -e .

Optie B voor WBFM: virtual environment (venv):

python3 -m venv .venv
. .venv/bin/activate
pip install -r requirements.txt
pip install -e .

Voor de NICAM launchers (tools/tim-nicam-tx en tools/websdr-nicam-rx) zijn de C-binaries ./nicam-pluto-tx en ./nicam-rx bepalend. De WBFM launchers gebruiken wel Python via tools/nicam-run.

C ontvanger starten

Voor NICAM RX is ./nicam-rx de enige ondersteunde decoder. Live luisteren via RTL-SDR loopt via de host-launcher:

NICAM_RX_GAIN=29.7 NICAM_RX_MATCHED_FILTER=1 tools/websdr-nicam-rx

Een opgeslagen IQ-bestand terugluisteren:

./nicam-rx --sample-rate 1456000 --matched-filter < /tmp/radio2-nicam.iq \
  | aplay -f S16_LE -r 32000 -c 2

Belangrijke live-opties:

--freq: frequentie van de directe NICAM QPSK carrier in Hz
--ppm: RTL-SDR correctie
--gain: tuner gain, of auto
--sample-rate: standaard 1456000
--iq-in: lees IQ uit een bestand in plaats van live van rtl_sdr
--matched-filter: gebruik het RRC matched filter bij RRC-vormgegeven TX

Audio stream moduleren

Voor end-to-end testen kan de C-zender audio naar echte NICAM 728 payloads encoderen en daarna naar direct-QPSK IQ moduleren. Met --iq-out schrijft hij een rtl_sdr-achtige unsigned 8-bit IQ-stream naar een bestand in plaats van naar PlutoSDR.

Een testtoon naar direct-QPSK IQ moduleren:

./nicam-pluto-tx --source tone --seconds 5 --iq-out /tmp/nicam-tone.iq

NICAM carrier level kan op dezelfde schaal als de PE1MUD/PE1OBW Digital Baseband worden gezet:

./nicam-pluto-tx --source tone --nicam-rf-level 200 --seconds 5 --iq-out /tmp/nicam.iq

Hierbij is 200 ongeveer -14.2 dBFS, want:

20 * log10(200 / 1023) = -14.2 dB

Een internetstream naar een IQ-bestand moduleren:

ffmpeg -hide_banner -loglevel error -reconnect 1 -reconnect_streamed 1 -reconnect_delay_max 5 \
  -i "https://icecast.omroep.nl/radio2-bb-aac" -vn -f s16le -ac 2 -ar 32000 - \
  | ./nicam-pluto-tx --source pcm --pcm-in - --seconds 30 --iq-out /tmp/radio2-nicam.iq

Met de C-decoder kun je hetzelfde IQ-bestand terugluisteren:

./nicam-rx --sample-rate 1456000 --matched-filter --verbose < /tmp/radio2-nicam.iq \
  | aplay -f S16_LE -r 32000 -c 2

Huidige NICAM TX-praktijksetup

Voor live zenden draait de C-zender met een doorlopende TX-clock. De launcher kan audio uit een internetstream, bestand, UDP raw PCM, toon of stilte halen. Bij PCM-bronnen gebruikt de C-zender een korte timeout; als de bron tijdelijk niets levert, blijft de NICAM-keten stilte en frames/IQ-samples doorsturen.

Normaal starten op tim met de profieldefaults:

tools/tim-nicam-tx

Digital Baseband V1.4-compatible station-ID in de NICAM additional-data bits:

NICAM_TX_STATION_ID=PE1ITR tools/tim-nicam-tx

Alleen de eerste 8 ASCII-tekens worden gebruikt. De mapping is: AD0..AD2 = tekenpositie 0..7, AD3..AD10 = ASCII-teken.

Een bron via UDP naar de zender sturen:

NICAM_TX_SOURCE=udp NICAM_TX_UDP_URL=udp://0.0.0.0:7355 tools/tim-nicam-tx

ffmpeg -hide_banner -loglevel error -re -i input \
  -vn -ac 2 -ar 32000 -f s16le \
  'udp://zender-ip:7355?pkt_size=1024'

Belangrijk:

Gebruik -re of een bron die zelf op audioclock uitstuurt. Zonder pacing kan UDP-audio bursty aankomen en moet de zenderbuffer samples droppen.
UDP-audioformaat voor NICAM is raw stereo s16le op 32 kHz.
Bij NICAM_TX_SOURCE=udp leest tools/tim-nicam-tx raw stereo s16le audio via ffmpeg en voert dat aan de C-zender.
De C-zender gebruikt standaard root-raised-cosine pulse shaping met NICAM_TX_PULSE_ROLLOFF=0.4 en NICAM_TX_PULSE_SPAN_SYMBOLS=6.

De relevante profieldefaults staan in config/environments/tim.env.example:

NICAM_TX_SOURCE=stream
NICAM_TX_STREAM_URL=https://icecast.omroep.nl/radio2-bb-aac
NICAM_TX_UDP_URL=udp://0.0.0.0:7355
NICAM_TX_CONNECT_MODE=network
NICAM_TX_IP=192.168.2.1
NICAM_BASEBAND_SAMPLE_RATE=1456000
NICAM_TX_DEVICE_SAMPLE_RATE=        # leeg = auto
NICAM_TX_PULSE_SHAPE=1
NICAM_TX_PULSE_ROLLOFF=0.4
NICAM_TX_PULSE_SPAN_SYMBOLS=6

Referentiemetingen uit de C TX/RX loop-test:

C TX/RX bit-error sweep, SNR 0..14 dB in stappen van 0.5 dB. Per meetpunt zijn 10,000 NICAM-frames getest (7,280,000 bits). Bad frames en gemiste frames tellen mee als bitfouten. In deze meting wordt de keten bruikbaar rond 6.5-7 dB SNR en vrijwel foutloos vanaf ongeveer 8.5-10 dB.
C TX-spectrum van dezelfde PRBS-bron, relatieve schaal. Dit laat zien wat je van de RRC-vormgegeven directe DQPSK TX verwacht in een 1.5 MHz span.

De kleine meetplots en CSV-bestanden onder artifacts/ horen bij de documentatie. Grote ruwe testbestanden zoals *.u8iq, *.pcm en *.npy blijven buiten git.

PlutoSDR uitzenden

De native C-zender stuurt direct naar PlutoSDR via libiio:

tools/build-nicam-pluto-tx
./nicam-pluto-tx --lo 100000000 --tx-gain -30 --source tone

Met een audiostream:

tools/tim-nicam-tx

Belangrijke Pluto-opties:

--lo: RF-carrier in Hz
--connect-mode: network, usb of auto; standaard network
--ip: netwerkadres bij --connect-mode network, standaard 192.168.2.1
--usb-uri: USB URI bij --connect-mode usb, standaard usb:
--baseband-sample-rate: logische NICAM sample-rate, standaard 1456000
--tx-sample-rate: Pluto/IIO device sample-rate; standaard auto
--uri: handmatige libiio URI override, bijvoorbeeld ip:192.168.2.1
--tx-gain: Pluto TX hardware gain/attenuation in dB, begin laag, bijvoorbeeld -40 tot -30
--rf-bandwidth: standaard 750000
--source: tone, silence of pcm
--pcm-in: raw stereo s16le audio op 32 kHz, of - voor stdin
--iq-out: schrijf test-IQ naar bestand in plaats van Pluto TX

Er worden twee PlutoSDR-achtige TX-paden ondersteund:

ADALM-Pluto/PlutoSDR firmware die de native NICAM-rate 1456000 samples/s op de IIO TX-stream accepteert. De zender gebruikt dan automatisch die lage device sample-rate, zodat de USB/netwerkstream zo licht mogelijk blijft.
Pluto-achtige firmware die 1456000 weigert of alleen een bereik meldt, zoals [2083333 1 61440000]. De NICAM timing blijft intern 1456000, maar de zender resamplet de uiteindelijke complex baseband stream naar een werkende Pluto/IIO sample-rate.

In auto-mode kiest de software eerst de native 1456000 als die echt wordt geaccepteerd. Als die rate door de driver wordt geweigerd, valt hij terug naar een lagere bruikbare device-rate. Voor de huidige Rev.B/Rev.C Pluto-tests met rangevorm [2083333 1 61440000] is de automatische fallback 2184000 samples/s, met resampler-ratio 3/2. Dit bleek stabieler en lichter dan 3840000. Handmatig is 2730000 (15/8) aan de TX-kant mooi stabiel getest. Hogere rates zoals 2912000 (2/1), 3276000 (9/4) en vooral 3840000 (240/91) zitten dichter tegen de USB/libiio transportlimiet en moeten per setup opnieuw worden beoordeeld.

Praktisch getest aan de TX-kant:

Analog Devices PlutoSDR Rev.B (Z7010-AD9364), via USB/libiio. Deze Pluto rapporteerde een rangevorm sampling_frequency_available: [2083333 1 61440000]; 1456000 werd door de driver geweigerd. Auto valt daarom terug naar 2184000 en resamplet 1456000 -> 2184000 met ratio 3/2.
Analog Devices PlutoSDR Rev.C / OpenSourceSDRLab Pluto-compatible (Z7020-AD9361), via USB/libiio. Stabiel getest met auto op 2184000 en handmatig met NICAM_TX_DEVICE_SAMPLE_RATE=2730000. Dat is op deze hardware de hoogste rate waarmee tot nu toe mooie stabiele resultaten zijn gezien.
Dezelfde Rev.C / OpenSourceSDRLab hardware via 100 Mbit Ethernet/libiio is functioneel bereikbaar, maar de iio_buffer_push transporttijd was in de praktijk te hoog voor stabiele realtime TX. USB gaf duidelijk betere resultaten.

De standaard launcher gebruikt netwerk:

NICAM_TX_CONNECT_MODE=network \
NICAM_TX_IP=192.168.2.1 \
NICAM_TX_SOURCE=stream \
NICAM_TX_STATION_ID=PE1ITR \
NICAM_TX_GAIN_DB=-6 \
NICAM_TX_AMPLITUDE=3.0 \
NICAM_TX_RF_BANDWIDTH=1750000 \
tools/tim-nicam-tx

Via USB:

NICAM_TX_CONNECT_MODE=usb \
NICAM_TX_USB_URI=usb: \
NICAM_TX_SOURCE=stream \
NICAM_TX_STATION_ID=PE1ITR \
NICAM_TX_GAIN_DB=-6 \
NICAM_TX_AMPLITUDE=3.0 \
NICAM_TX_RF_BANDWIDTH=1750000 \
tools/tim-nicam-tx

Laat NICAM_TX_DEVICE_SAMPLE_RATE normaal leeg. De zender leest sampling_frequency_available, probeert waar zinvol 1456000, en valt anders terug op een ondersteunde hogere TX-rate zoals 2184000. Expliciet forceren kan met:

NICAM_TX_DEVICE_SAMPLE_RATE=2730000 tools/tim-nicam-tx

De startup-log meldt altijd de NICAM baseband sample-rate, de gekozen Pluto/IIO TX sample-rate, de resampler-ratio, RF-bandbreedte, connect mode en resolved IIO URI. Bij performanceonderzoek print de zender ook profile_ms_per_buffer, waar push de libiio/transporttijd is.

Voor een korte offline test kun je eerst IQ maken:

./nicam-pluto-tx --source tone --seconds 1 --iq-out /tmp/nicam-tone.iq
./nicam-rx --sample-rate 1456000 --matched-filter < /tmp/nicam-tone.iq > /tmp/nicam-tone.pcm

WBFM-zender

Naast de directe NICAM/QPSK-keten bevat het project ook een experimentele stereo WBFM-zender voor PlutoSDR. Deze maakt een FM-MPX-signaal met L+R, 19 kHz pilot en L-R DSB-subcarrier, moduleert dat naar complex baseband IQ en kan dit direct naar de Pluto sturen.

De standaardinstellingen staan in config/config.yaml. Test eerst offline of de audio-naar-IQ-keten werkt:

PYTHONPATH=src python3 -m wbfm_tx.main \
  --config config/config.yaml \
  --source wav \
  --input test_audio/voorbeeld.wav \
  --iq-out /tmp/wbfm.complex64 \
  --seconds 2

Uitzenden via PlutoSDR:

PYTHONPATH=src python3 -m wbfm_tx.main \
  --config config/config.yaml \
  --freq 2323.7 \
  --gain -30 \
  --source wav \
  --input test_audio/voorbeeld.wav \
  --cyclic

Na een editable install kun je ook wbfm-tx gebruiken in plaats van python3 -m wbfm_tx.main.

Belangrijke WBFM-opties:

--freq: Pluto TX LO in MHz
--gain: Pluto TX hardware gain in dB; begin laag
--source: wav, stream, device of silence
--iq-out: schrijf complex64 baseband IQ naar een bestand in plaats van TX
--deviation: FM-deviatie in Hz, standaard 75000
--preemphasis-us: pre-emphasis, standaard 50
--pilot-level: 19 kHz pilotniveau

WBFM broadcast ontvangen

De RTL-SDR WBFM-ontvanger decodeert standaard stereo broadcast-FM: FM discriminator, 19 kHz pilot, L-R subcarrier, 50 us de-emphasis en stereo PCM. De stereo-decoder gebruikt standaard gedeeltelijke stereo-blend om L-R-ruis te beperken.

Naar WAV opnemen:

PYTHONPATH=src python3 -m wbfm_rx.rtl_rx \
  --device-index 1 \
  --freq 100700000 \
  --sample-rate 960000 \
  --gain 29.7 \
  --audio-out /tmp/wbfm-rx.wav

Live luisteren met ffplay:

PYTHONPATH=src python3 -m wbfm_rx.rtl_rx \
  --device-index 1 \
  --freq 100700000 \
  --sample-rate 960000 \
  --gain 29.7 \
  --audio-out - \
  | ffplay -hide_banner -loglevel error -nodisp \
      -f s16le -sample_rate 48000 -ch_layout stereo -i -

Een offline WBFM IQ-bestand uit de zender terugdecoderen kan met:

PYTHONPATH=src python3 -m wbfm_rx.rtl_rx \
  --iq-in /tmp/wbfm.complex64 \
  --iq-format complex64 \
  --audio-out /tmp/wbfm-loop.wav

Na een editable install kun je ook wbfm-rx gebruiken in plaats van python3 -m wbfm_rx.rtl_rx.

Bij ruis eerst mono vergelijken:

tools/websdr-wbfm-rx --mono

Daarna stereo-blend instellen. Lager is rustiger, hoger is breder stereo:

tools/websdr-wbfm-rx --stereo-blend 0.35
tools/websdr-wbfm-rx --stereo-blend 1.0

De ontvanger heeft standaard pilot-squelch. Als de zender wegvalt en de 19 kHz pilot onvoldoende is, fade't de audio dicht:

tools/websdr-wbfm-rx --verbose
tools/websdr-wbfm-rx --squelch-pilot 0.12
tools/websdr-wbfm-rx --no-squelch

Machineprofielen en uniforme start

De launchers lezen hostspecifieke defaults uit config/environments/. Voor NICAM gebruiken tools/tim-nicam-tx en tools/websdr-nicam-rx deze profielen voor SDR-instellingen, audio-routing en standaardfrequenties. Voor WBFM gebruikt tools/nicam-run dezelfde profielen ook om de juiste Python-omgeving te kiezen.

Profielkeuze voor tools/nicam-run en de host-launchers:

tools/nicam-run wbfm-rx ...
NICAM_ENV=websdr tools/nicam-run nicam-rx ...
NICAM_ENV_FILE=/opt/nicam/local.env tools/nicam-run wbfm-tx ...

Zonder override zoekt de launcher automatisch:

config/environments/$(hostname -s).env

Voorbeeldprofielen staan in:

config/environments/websdr.env.example
config/environments/odroid.env.example
config/environments/desktop.env.example
config/environments/user-install.env.example

Belangrijke profielvelden:

AUDIO_BACKEND=aplay   # stdout, ffplay, aplay of none
AUDIO_DEVICE=plughw:0,0
NICAM_AUDIO_RATE=32000
WBFM_AUDIO_RATE=48000
PYTHON_MODE=src        # alleen relevant voor WBFM/module starts: src, user of venv
PYTHON_BIN=python3
VENV_PATH=${REPO_DIR}/.venv

Voorbeelden:

tools/nicam-run nicam-rx --device-index 1 --freq 435970000 --gain 29.7
tools/nicam-run wbfm-rx --device-index 1 --freq 100700000 --gain 29.7
tools/nicam-run wbfm-tx --config config/config.yaml --source stream --stream-url "https://icecast.omroep.nl/radio2-bb-aac"

WebSDR/Odroid WBFM shortcut, met config/environments/websdr.env en standaard 436000000 Hz:

tools/websdr-wbfm-rx

Tijdelijk overschrijven:

GAIN=29.7 FREQ_HZ=436000000 tools/websdr-wbfm-rx
tools/websdr-wbfm-rx --mono

Tim WBFM-zender shortcut, met .venv en standaard 2324 MHz:

cp config/environments/tim.env.example config/environments/tim.env
tools/tim-wbfm-tx

Tijdelijk overschrijven:

TX_GAIN_DB=-15 tools/tim-wbfm-tx
TX_FREQ_MHZ=2324 TX_STREAM_URL="https://icecast.omroep.nl/radio2-bb-aac" tools/tim-wbfm-tx

Bij korte internetstream-haperingen blijft de WBFM-zender standaard doorlopen: ffmpeg reconnect wordt gebruikt, de decoder wordt opnieuw gestart bij EOF, en er wordt tijdelijk stilte uitgezonden. Uitzetten kan met:

tools/tim-wbfm-tx --no-stream-silence
tools/tim-wbfm-tx --no-stream-reconnect

NICAM shortcuts:

tools/tim-nicam-tx
tools/websdr-nicam-rx

De NICAM zender op tim gebruikt standaard 2324 MHz en de NICAM ontvanger op websdr gebruikt standaard 436 MHz IF. Tijdelijk overschrijven:

NICAM_TX_GAIN_DB=-8 tools/tim-nicam-tx
NICAM_TX_SOURCE=tone tools/tim-nicam-tx
NICAM_RX_GAIN=29.7 tools/websdr-nicam-rx
NICAM_RX_MATCHED_FILTER=1 tools/websdr-nicam-rx

De lokale configuratie bevat een operatorprofiel voor een volledige amateurvergunning op de amateurbanden:

operator:
  amateur_radio_license: "full"
  amateur_bands_authorized: true
  suppress_tx_warnings: true

Met suppress_tx_warnings: true onderdrukt de WBFM-zender de generieke TX-gain-waarschuwing. Voor labtests blijft een coaxverbinding met verzwakker tussen Pluto en RTL-SDR het meest reproduceerbaar.

RTL-SDR audio terugontvangen

tools/nicam-run nicam-rx start rtl_sdr en pipe't de samples naar ./nicam-rx:

tools/nicam-run nicam-rx \
  --freq 100000000 \
  --gain 30 \
  --matched-filter \
  --verbose

Live luisteren kan met ffplay:

AUDIO_BACKEND=ffplay tools/nicam-run nicam-rx \
  --freq 100000000 \
  --gain 30 \
  --matched-filter

Als de zender een Digital Baseband V1.4-compatible station-ID meestuurt, print ./nicam-rx de gestabiliseerde waarde op stderr als station_id=.... Met --stats-every N staat dezelfde waarde ook in de periodieke nicam_stats regel. JSON-statusupdates zijn apart instelbaar met --stats-json FILE en --stats-json-every N.

Testen zonder SDR's

Directe offline test van C-zender naar C-ontvanger:

./nicam-pluto-tx --source tone --seconds 5 --iq-out /tmp/nicam-loop.iq
./nicam-rx --sample-rate 1456000 --matched-filter --verbose < /tmp/nicam-loop.iq > /tmp/nicam-loop.pcm

Live luisteren met ffplay:

./nicam-pluto-tx --source tone --seconds 5 --iq-out /tmp/nicam-tone.iq
./nicam-rx --sample-rate 1456000 --matched-filter < /tmp/nicam-tone.iq \
  | ffplay -hide_banner -loglevel error -nodisp -f s16le -sample_rate 32000 -ch_layout stereo -i -

Als er geen geluid uit ffplay komt, schrijf dan eerst een WAV-bestand om te controleren of de modulator-demodulator-keten audio produceert:

./nicam-pluto-tx --source tone --seconds 3 --iq-out /tmp/nicam-tone.iq
./nicam-rx --sample-rate 1456000 --matched-filter --verbose < /tmp/nicam-tone.iq > /tmp/nicam-tone.pcm
ffplay -hide_banner -loglevel error -autoexit -f s16le -sample_rate 32000 -ch_layout stereo -i /tmp/nicam-tone.pcm

Frame-lock test zonder audio

Maak een synthetisch direct-DQPSK IQ-bestand met de C-zender:

./nicam-pluto-tx --source tone --seconds 1 --iq-out /tmp/nicam-test.iq
./nicam-rx --sample-rate 1456000 < /tmp/nicam-test.iq > /tmp/nicam-test.pcm

Pluto-zender

src/nicam_tx/nicam_pluto_tx.c gebruikt libiio en verwacht dat de Pluto via USB of netwerk bereikbaar is.

Systemd user-service (RTL-SDR ontvanger)

Voor een installatie waar de repo in ~/nicam staat:

mkdir -p ~/.config/systemd/user
cp ~/nicam/systemd/user/nicam-rx.service ~/.config/systemd/user/
systemctl --user daemon-reload
systemctl --user enable --now nicam-rx.service

Frequentie-instelling met converter:

RF doelfrequentie: 2324 MHz
Externe converter LO: 1888 MHz
RTL-SDR tuningfrequentie (IF): 436 MHz (2324 - 1888 = 436)

Status en logs:

systemctl --user status nicam-rx.service
journalctl --user -u nicam-rx.service -f

Standaard draait deze service via tools/websdr-nicam-rx, met rtl_sdr -d 00000001 op 436000000 Hz. Dit is bedoeld voor een externe converter met LO 1888 MHz voor een doelfrequentie van 2324 MHz (2324 - 1888 = 436 MHz IF).

Extra C-decoderopties kun je via NICAM_RX_EXTRA_ARGS meegeven, bijvoorbeeld het matched filter:

systemctl --user edit nicam-rx.service

Voeg toe:

[Service]
Environment=NICAM_RX_EXTRA_ARGS=--matched-filter --verbose

Daarna:

systemctl --user daemon-reload
systemctl --user restart nicam-rx.service

Uitzetten: verwijder deze Environment=NICAM_RX_EXTRA_ARGS=... regel weer (of maak hem leeg) en herstart de service.

Waar zie je het:

In foreground/terminal: op stderr van ./nicam-rx
Als systemd user-service: via journalctl --user -u nicam-rx.service -f

Voorbeeldregel:

decoded_frames=29998

NICAM RX statuspagina

De C-ontvanger kan periodiek een machineleesbare status naar JSON schrijven:

NICAM_RX_STATUS_JSON=/var/www/html/nicam/nicam-rx-status.json \
NICAM_RX_STATUS_EVERY=2000 \
tools/websdr-nicam-rx

tools/nicam-run maakt de directory aan en geeft dit door als --stats-json ... --stats-json-every ... aan ./nicam-rx. De standaard in config/environments/websdr.env.example schrijft naar:

/var/www/html/nicam/nicam-rx-status.json

De JSON bevat onder andere rx_status, signal_present, locked, station_id, bad_frame_rate, slicer_conf, carrier_hz, omega, frame counters en sync/drop counters. bad_frame_rate wordt over het recente locked interval berekend en is null zolang de ontvanger niet locked is. De statuspagina toont STOPPED wanneer de JSON ontbreekt of te oud is, IDLE wanneer de ontvanger draait maar geen bruikbaar signaal ziet, en LOCKED/UNLOCKED wanneer er wel signaalstructuur aanwezig is.

Voor een eenvoudig dashboard staat er een statische pagina in:

web/nicam-rx-status.html

Plaats deze pagina op de webserver van websdr en serveer het JSON-bestand als nicam-rx-status.json naast de pagina, of geef een andere URL mee:

nicam-rx-status.html?status=/path/to/nicam-rx-status.json

De huidige websdr-default schrijft direct naar /var/www/html/nicam/nicam-rx-status.json. Zorg dat deze directory bestaat en schrijfbaar is voor de user waaronder de systemd user-service draait.

Roadmap

De huidige keten is bruikbaar voor live experimenten, maar de DQPSK-demodulator is nog een belangrijk verbeterpunt. Geplande RX-verbeteringen:

Robuustere carrier-lock voor meer marge bij frequentie-offset en fase-ruis.
Betere timing-lock/symbol timing recovery, vooral bij lagere SNR en minder ideale sampleclock.
Verbetering van de QPSK slicer, inclusief evaluatie van soft-decision metrics in plaats van alleen hard decisions.
Meer meetbare regressietests voor lockgedrag, bad-frame-rate en audio-uitval bij gecontroleerde SNR, offset en timingfouten.

Referenties

ETSI ETS 300 163 (NICAM 728, Nov 1994): https://www.etsi.org/deliver/etsi_i_ets/300100_300199/300163/01_60/ets_300163e01p.pdf
ETSI EN 300 163 V1.2.1 (Mar 1998, catalogus): https://standards.iteh.ai/catalog/standards/etsi/60810122-7c6b-44ed-9196-311b7673a79c/etsi-ets-300-163-ed-1-1994-11

Licentie

Dit project is gelicentieerd onder de Apache License, Version 2.0. Zie LICENSE.

Attributie is niet verplicht, maar bronvermelding naar Rob Hardenberg (PE1ITR) wordt gewaardeerd bij gebruik van deze software, metingen, plots of afgeleide resultaten in publicaties, presentaties, artikelen, video's of publieke projecten. Zie NOTICE.

De softwarelicentie geeft geen toestemming om buiten de geldende radio-, omroep-, spectrum- of typegoedkeuringsregels uit te zenden. Controleer voor praktisch RF-gebruik zelf de lokale regelgeving, vergunningen en bandplannen.

NICAM 728 is beschreven in ETSI EN 300 163. ETSI-documenten kunnen verwijzen naar verklaarde of mogelijk essentiele IPR's; ETSI voert daarbij zelf geen volledige patent-clearance uit. Deze repository bevat een experimentele implementatie en geeft geen garantie dat gebruik in een product, dienst of uitzending vrij is van rechten van derden.

Provide feedback

Saved searches

Use saved searches to filter your results more quickly

Repository files navigation

NICAM direct QPSK experiments

Karakteristieken

Standalone C-ontvanger

Installatie

Optionele WBFM-installatie

C ontvanger starten

Audio stream moduleren

Huidige NICAM TX-praktijksetup

PlutoSDR uitzenden

WBFM-zender

WBFM broadcast ontvangen

Machineprofielen en uniforme start

RTL-SDR audio terugontvangen

Testen zonder SDR's

Frame-lock test zonder audio

Pluto-zender

Systemd user-service (RTL-SDR ontvanger)

NICAM RX statuspagina

Roadmap

Referenties

Licentie

About

Uh oh!

Releases

Packages

Uh oh!

Contributors

Uh oh!

Languages

Name		Name	Last commit message	Last commit date
Latest commit History 64 Commits
artifacts		artifacts
config		config
src		src
systemd/user		systemd/user
test_audio		test_audio
tools		tools
web		web
.gitignore		.gitignore
AGENTS.md		AGENTS.md
LICENSE		LICENSE
Makefile		Makefile
NOTICE		NOTICE
README.md		README.md
pyproject.toml		pyproject.toml
requirements.txt		requirements.txt
setup.py		setup.py

Folders and files

Latest commit

History

Repository files navigation

NICAM direct QPSK experiments

Karakteristieken

Standalone C-ontvanger

Installatie

Optionele WBFM-installatie

C ontvanger starten

Audio stream moduleren

Huidige NICAM TX-praktijksetup

PlutoSDR uitzenden

WBFM-zender

WBFM broadcast ontvangen

Machineprofielen en uniforme start

RTL-SDR audio terugontvangen

Testen zonder SDR's

Frame-lock test zonder audio

Pluto-zender

Systemd user-service (RTL-SDR ontvanger)

NICAM RX statuspagina

Roadmap

Referenties

Licentie

About

Resources

License

Uh oh!

Stars

Watchers

Forks

Releases

Packages 0

Uh oh!

Contributors

Uh oh!

Languages

Packages