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Estudio y Análisis de un transceptor de largo alcance LORATM SX1272
- 1. Proyecto Fin de Carrera Estudio y análisis de un transceptor de largo alcance LoRaTM sx1272 TUTORES: Dr. Francisco Javier del Pino Suárez Dr. Sunil Lalchand Khemchandani Miércoles, 27 de mayo de 2015 Alberto Álvarez Polegre
- 2. ÍNDICE DE CONTENIDOS • Introducción • Técnicas FHSS y FEC • Transceptor SX1272 y modulación LoRaTM • Kit de desarrollo SX1272DVK1BAS • Medidas • Conclusiones • Presupuesto
- 3. ÍNDICE DE CONTENIDOS • Introducción • Técnicas FHSS y FEC • Transceptor SX1272 y modulación LoRaTM • Kit de desarrollo SX1272DVK1BAS • Medidas • Conclusiones • Presupuesto
- 6. OBJETIVOS • Estudio de la modulación LoRaTM • Estudio del transceptor que la implementa, el SX1272 • Conocimiento del kit de desarrollo, la plataforma Eiger • Testeo de la modulación y su rendimiento (pruebas y medidas) • Extracción de conclusiones INTRODUCCIÓN
- 7. ÍNDICE DE CONTENIDOS • Introducción • Técnicas FHSS y FEC • Transceptor SX1272 y modulación LoRaTM • Kit de desarrollo SX1272DVK1BAS • Medidas • Conclusiones • Presupuesto
- 8. BASETECNOLÓGICA DE LoRaTM • FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) • FEC (Forward Error Correction) • GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying) TÉCNICAS FHSSY FEC
- 9. FHSS • Espectro ensanchado (SS) TÉCNICAS FHSSY FEC
- 10. FHSS • Justificación teórica de SS • Teorema de Shannon-Hartley 𝐶 = 𝐵 · 𝑙𝑜𝑔2(1 + 𝑆𝑁𝑅) 𝐶/𝐵 = (1/𝑙𝑛2) · 𝑙𝑛(1 + 𝑆𝑁𝑅) = 1.443 · ln (1 + 𝑆𝑁𝑅) 𝐶/𝐵 = 1.443 · (𝑆𝑁𝑅 −𝑆𝑁𝑅2 / 2+𝑆𝑁𝑅3 / 3−𝑆𝑁𝑅4 / 4 + ⋯ ) 𝐶/𝐵 = 1.443 · 𝑆𝑁𝑅 𝐶/𝐵 ≈ 𝑆𝑁𝑅 base e Maclaurin a ln(1+SNR) SNR << 1 TÉCNICAS FHSSY FEC
- 11. FHSS • Saltos de frecuencia con espectro ensanchado • Portadora de banda estrecha • Salta de una frecuencia a otra dentro del SS • Secuencia de salto pseudoaleatoria • Ventajas • Menos interferencias de banda estrecha • Aumento de SNR • Difícil de interceptar TÉCNICAS FHSSY FEC
- 12. FHSS • QAM TÉCNICAS FHSSY FEC
- 13. FHSS • QPSK TÉCNICAS FHSSY FEC
- 14. FHSS • GFSK TÉCNICAS FHSSY FEC
- 15. FEC • Información redundante en cada paquete • Detecta y corrige el error • No es necesario retransmitir paquetes • Eficiente en entornos muy ruidosos • Efecto cliff TÉCNICAS FHSSY FEC
- 16. ÍNDICE DE CONTENIDOS • Introducción • Técnicas FHSS y FEC • Transceptor SX1272 y modulación LoRaTM • Kit de desarrollo SX1272DVK1BAS • Medidas • Conclusiones • Presupuesto
- 17. DIAGRAMA DE BLOQUES TRANSCEPTOR SX1272 Y MODULACIÓN LoRaTM
- 18. MODULACIÓN LoRaTM TRANSCEPTOR SX1272 Y MODULACIÓN LoRaTM •Parámetros de diseño: • Factor de ensanchado (de 6 a 12) • Ancho de banda (125, 250 y 500 KHz) • Tasa de codificación (de 4/5 a 4/8) Rs =BW/2SF
- 19. MODULACIÓN LoRaTM TRANSCEPTOR SX1272 Y MODULACIÓN LoRaTM •Estructura de los paquetes • Preámbulo • Cabecera • Carga útil
- 20. MODULACIÓN LoRaTM TRANSCEPTOR SX1272 Y MODULACIÓN LoRaTM •Saltos de frecuencia con LoRaTM
- 21. MODOS DE OPERACIÓN TRANSCEPTOR SX1272 Y MODULACIÓN LoRaTM •SLEEP •STAND-BY •FSTX •FSRX •TX •RXCONTINUOUS •RXSINGLE •CAD
- 22. ÍNDICE DE CONTENIDOS • Introducción • Técnicas FHSS y FEC • Transceptor SX1272 y modulación LoRaTM • Kit de desarrollo SX1272DVK1BAS • Medidas • Conclusiones • Presupuesto
- 23. CONTENIDO DEL KIT KIT DE DESARROLLO SX1272DVK1BAS •2 plataformas Eiger •2 módulos SX1272 •2 dipolos λ/2 •2 cables USB •2 punteros
- 24. PLATAFORMA EIGER KIT DE DESARROLLO SX1272DVK1BAS
- 25. SOFTWARE SX1272SKA KIT DE DESARROLLO SX1272DVK1BAS
- 26. ÍNDICE DE CONTENIDOS • Introducción • Técnicas FHSS y FEC • Transceptor SX1272 y modulación LoRaTM • Kit de desarrollo SX1272DVK1BAS • Medidas • Conclusiones • Presupuesto
- 27. PROBLEMAS PREVIOS MEDIDAS •Batería de la plataforma Eiger •Imprecisión de la pantalla táctil •Incompatibilidad plataforma Eiger – SX1272SKA •Cefaleas por el transmisor •Búsqueda de una configuración para las pruebas
- 28. CONFIGURACIÓN MEDIDAS •Control remoto mediante TeamViewer •Acceso a Internet por red móvil •2 personas •Conexión PC – plataforma Eiger
- 30. PARÁMETROS MEDIDAS •Potencia: 2 y 20 dBm •Ancho de banda (B): 125 y 500 KHz •Factor de ensanchado (SF): 7 y 12 •Tasa de codificación (CR): 4/5 y 4/8 •Carga útil: 12 bytes
- 31. BATERÍA DE MEDIDAS MEDIDAS • Gran Canaria (urbano): • 259,32 m • 293,54 m (no LoS) • Gran Canaria (marino): • 3,5 km • 5,84 km • 19,56 km • Tenerife (semiurbano): • 9,76 km • Tenerife (marino): • 14,65 km
- 32. GRAN CANARIA (URBANO): MEDIDA 1 MEDIDAS 259,32 m
- 33. GRAN CANARIA (URBANO): MEDIDA 1 MEDIDAS
- 34. GRAN CANARIA (URBANO): MEDIDA 1 MEDIDAS 2 dBm 4/5, 125, 7
- 35. GRAN CANARIA (URBANO): MEDIDA 2 MEDIDAS 293,54 m (no LoS)
- 36. GRAN CANARIA (URBANO): MEDIDA 2 MEDIDAS 20 dBm 4/8, 500, 7
- 37. GRAN CANARIA (MARINO): MEDIDA 1 MEDIDAS 3,5 Km
- 38. GRAN CANARIA (MARINO): MEDIDA 1 MEDIDAS
- 39. GRAN CANARIA (MARINO): MEDIDA 1 MEDIDAS 2 dBm 4/5, 125, 12
- 40. GRAN CANARIA (MARINO): MEDIDA 1 MEDIDAS 20 dBm 4/8, 500, 7
- 41. GRAN CANARIA (MARINO): MEDIDA 2 MEDIDAS 5,84 km
- 42. GRAN CANARIA (MARINO): MEDIDA 2 MEDIDAS 2 dBm 4/8, 125, 7
- 43. GRAN CANARIA (MARINO): MEDIDA 2 MEDIDAS 20 dBm 4/8, 125, 7
- 44. GRAN CANARIA (MARINO): MEDIDA 3 MEDIDAS 19,56 km
- 45. GRAN CANARIA (MARINO): MEDIDA 3 MEDIDAS
- 46. GRAN CANARIA (MARINO): MEDIDA 3 MEDIDAS 20 dBm 4/8, 500, 7
- 49. TENERIFE (SEMIURBANO) MEDIDAS 2 dBm 4/8, 125, 7
- 50. TENERIFE (SEMIURBANO) MEDIDAS 20 dBm 4/8, 500, 7
- 53. TENERIFE (SEMIURBANO) MEDIDAS 2 dBm 4/8, 125, 12
- 54. TENERIFE (SEMIURBANO) MEDIDAS 20 dBm 4/5, 125, 7
- 55. ÍNDICE DE CONTENIDOS • Introducción • Técnicas FHSS y FEC • Transceptor SX1272 y modulación LoRaTM • Kit de desarrollo SX1272DVK1BAS • Medidas • Conclusiones • Presupuesto
- 56. MODULACIÓN LoRaTM y SX1272 CONCLUSIONES • Combinación de FEC y FHSS: robustez frente al ruido • Comunicación fiable en una banda muy saturada • Baja tasa binaria • Difícil de interceptar por agentes externos • Entornos rurales -> B=500 KHz, SF=7 • Entornos urbanos -> B=125 KHz, SF=12 • Alcance máximo estimado 34 km • Idóneo si se necesita fiabilidad • Transmisiones puntuales o con baja carga útil
- 57. LÍNEAS FUTURAS CONCLUSIONES • Equipo autónomo con STM32
- 58. LÍNEAS FUTURAS CONCLUSIONES • Internet of Things (IoT)
- 59. LÍNEAS FUTURAS CONCLUSIONES • SmartBuilding & SmartCity
- 62. ÍNDICE DE CONTENIDOS • Introducción • Técnicas FHSS y FEC • Transceptor SX1272 y modulación LoRaTM • Kit de desarrollo SX1272DVK1BAS • Medidas • Conclusiones • Presupuesto
- 64. AGRADECIMIENTOS
- 65. Proyecto Fin de Carrera Estudio y análisis de un transceptor de largo alcance LoRaTM sx1272 TUTORES: Dr. Francisco Javier del Pino Suárez Dr. Sunil Lalchand Khemchandani Miércoles, 27 de mayo de 2015 Alberto Álvarez Polegre
Notas del editor
- Buenos días miembros del tribunal y publico asistente.
- 868 Mhz, banda libre Sensibilidad: -137 dBm FSK, OOK y LoRa Hasta 300kpds de bitrate
- Preámbulo: sincroniza el rx con el tx Cabecera: longitud payload presencia de CRC en payload tasa de CR
- Pedazo, trozo
- SLEEP: 100 nA TX: de 18 a 125 mA RX: 10 mA
- Medidas: por Eiger o por software
- Log de Matlab
- El presupuesto final asciende a un total de 67,389.29€
- Tutores Escuela, profesores y alumnos IUMA por facilitarme sus servicios Personas que me ayudaron a realizar la medidas Mis padres y mi hermano