使用B210在Linux下实时处理ETC专用短程通信数据(5)-业余软件无线电户外经验

在前几篇文章里,我们以接收DSRC(专用近程通信)数据为例,介绍了如何使用B210/B205min等国产兼容版,在56MHz高采样率下,以 sc16 基带格式(双字节有符号整形量化复数)全带宽实时不间断接收处理波形。前几篇都是从学术角度和软件编程角度介绍处理的原理。玩过业余无线电的朋友都知道,出门遇到的问题要比坐在家里多得多,本文就说一下我的一些经验。

1. 评估计算机配置

业余软件无线电要用到计算机。由于是户外活动为主,一台可靠的高性能便携计算机是首选。为了实时处理56MHz带宽,不是所有的计算机、操作系统都满足需求。

笔者的建议配置:

属性 配置
CPU CPU-Z持续单核性能应超过 Intel 酷睿 7700K @ 4G,核心数>=4,线程数>=8
内存 16GB DDR 4 @ 2667以上
硬盘 三星固态2TB
显卡 根据有无CUDA的需求酌情选取
操作系统 Manjaro Linux 实时内核 6.12 rt
UHD版本 >=4.6
电源模式 performance
散热模式 主动散热

这里要格外注意如果要实时CPU处理56MHz的带宽,最好使用实时内核的Linux,如在Manjaro里可以选择使用实时版本的内核 6.12 rt。同时,对一些轻薄的笔记本,要注意调整散热模式,防止工作久了后CPU过热降频,导致 B210 在56MHz采样率下报 Overflow错误。

2 灵活调整增益

在本实验里, OBU 是太阳能小电池供电的微弱信号源,RSU是具有很强定向辐射的交流电供电的强信号源,二者之间的功率差异很大。如果要同时用1台B205mini接收二者的波形,要尤其注意饱和问题------为了推高OBU的Uplink,结果 Downlink超过了ADC的动态范围,导致频谱恶化。

由于我们业余软件无线电玩家都是烧自己的私房钱在败家,所以一般也不可能购买很多设备,如何榨干唯一的1台 B205mini的性能,就很考验头脑。这里,我们充分利用功率和距离的平方的反比关系,通过调整接收天线与OBU/RSU天线之间的距离,来避免饱和。

实际操作中,由于两个发射机之间的功率相差高于20dB,最佳方式是把接收天线靠近弱发射源,甚至用透明胶紧贴在较弱的发射源的后背,而后再去调整B205-mini的增益,如下图所示:

上图中,不同的L1、L2造成的强弱发射源之间的功率差随着L2的减小而显著增加,存在一个恰好的位置,使得到达接收机的二者有效功率几乎一样。

L1(米) L2(米) 等效相对衰减(强减弱,单位dB)
10 4 -7.96
9 3 -9.54
8 2 -12.04
7 1 -16.90
6.5 0.5 -22.28
6.1 0.1 -35.71

对于5.8GHz,波长为厘米级别的电磁波,虽然0.1米(10CM)已经不能用远场条件来评估了,但是这个趋势还是很明显的------多次实验,一定能够找到较为稳定地同时接收上下行波形的距离。

3 保持充沛的电力

对于户外活动,如果在车内,可以使用点烟器逆变220v向SDR和计算机设备供电。一个典型的点烟器逆变器可以提供一百多瓦的交流电功率,足够一台ThinkPAD和B210使用了。

如果是要在骑行时使用,建议采用锂电池+太阳能的模式。某牛的太阳能锂电池充满后可以玩一天没问题。美中不足是一些稍微靠谱的锂电池组大概就有20公斤,背起来还是很沉的,对登山徒步不适用。(下图是AI融合网络图片和实验图片生成)

登山徒步可以使用太阳能+树莓派+B205mini-i,或者锂电池供电。树莓派能够胜任窄带波形的实时处理,其性价比非常高。目前,智能设备的安卓系统也支持RTL-SDR,安装一个SDR++, 并在FDroid上下载一个RTL-SDR的驱动,就能用手机接收频谱了。

4 遵守相关法律

火腿族虽然有自己的执照和电台,但在玩业余软件无线电时,要记住计算机产生波形的可定制能力比起电台要高很多。 在进行户外活动,尤其是同好进行交流聚会时,一定要注意相关的法律约束。这里比较重要的包括:

  1. 用频:严格使用本人执照允许的频段、功率、距离、带宽和信号类别限制。
  2. 避险:避开机场、国际会议等敏感的地点,尤其是避开禁区。
  3. 维护信息安全:要遵守法律规定,不上传获取到的频谱和信息,如ADS-B这类位置数据、Wifi的ID、MAC等。
  4. 保持友善:在使用业余频段进行远距离数字通信时,不要影响正常的业余无线电通信。这里推荐使用LORA等低功率的扩频数传波形,最大程度保持信道的干净。
  5. 发现可疑的频谱活动,要积极向无线电管理部门举报。
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