SDR embedded, la nuova frontiera della radio "system on chip".

Una delle evoluzioni più interessanti della nuova generazioni di applicazioni SDR rivolte alle ormai celebri chiavette o "dongle" DVB-T (dispositivi acquistabili per pochi euro che vengono trasformati via software in efficienti ricevitori a banda larga per HF-VHF-UHF) è rappresentata dall'SDR "embedded". Le chiavette in questione nascono ovviamente per il mercato degli utilizzatori di pc, ma i radioamatori stanno spingendo il loro confine d'azione fino alla pletora di piccole schede - ad architettura ARM e non solo - che in futuro potrebbero consentire di pilotare le chiavette DVB-T con pochissime risorse hardware, anche in mobilità. I progetti in giro sono già molto numerosi e io cerco di seguirli attraverso le discussioni sulle liste specializzate. 

Molti progetti si basano sull'ormai popolare microcomputer RaspberryPI, ma proprio in questi giorni il radioamatore francese Sylvain Azarian, F4GKR ha mostrato alcuni scatti (ne prendo a prestito uno) dei suoi esperimenti con chiavetta RTL collegata a una schedina ARM di produzione italiana, la Aria G25 della Acme Systems di Ladispoli (una piccola azienda che collabora con Atmel). Aria è un microcomputer davvero micro. Con i suoi 4 centimetri di lato è poco più grande di due monete da due euro e si basa su un processore ARM9 a 400 MHz. Sylvain afferma di essere riuscito a compilarvi le librerie Liquid DSP di Joseph Gaeddert, una buona premessa per realizzare una SDR embedded completa.

Gli esperimenti SDR effettuati su Raspberry sono già abbastanza numerosi. Uno dei più interessanti mi sembra quello realizzato da Matt Prentice di The Electronic Byte seguendo le indicazioni riportate su Ham Radio Science, un sito molto ricco di spunti che sembra fortunatamente essere ritornato attivo dopo una pausa di qualche mese. Matt ha in pratica realizzato un server tcp basato su Raspberry, che a sua volta controlla il dongle VDB-T. In questo caso il software SDR vero e proprio - in questo caso SDR#, ma ormai nulla vieta di utilizzare programmi come SDR Radio.com 2.0 di Simon Brown - viene eseguito su una macchina client.

Raspberry è anche al centro di un progetto rivolto al monitoraggio di nanosatelliti radioamatoriali in banda UHF che arriva dalla Svizzera e si chiama CarpComm. L'obiettivo di CarpComm è realizzare una vera e propria rete di ground station amatoriali collegate via Internet, in modo da poter seguire il tracciato dei satelliti continuativamente. Ogni nodo di questa rete è costituito da un kit basato su Raspberry e su una dongle più professionale e costosa, il FunCube Dongle+ (il suo tuner è molto più avanzato e la risoluzione molto più alta, anche se la banda esplorata più stretta). Ci devono essere stati dei cambiamenti sul sito del progetto CarpComm perché non è più possibile ordinare direttamente il kit che conteneva tutti i pezzi necessari per la ground station (inclusa l'antenna yagi e un amplificatore per i 430 MHz). Però tutto il software necessario, CarpSD, è depositato su Github. Confido che i realizzatori rimettano presto online un sito più completo e descrittivo.

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SES LNP-IP: il satellite diventa Internet TV

Un interessante sviluppo annunciato in questi giorni dalla società lussemburghese SES, operatore dei satelliti Astra, è sintomatico dei grandi progressi compiuti dalla componentistica adibita alla sintonia, acquisizione e elaborazione dei segnali RF modulati con tecniche numeriche o analogiche. La soluzione LNB-IP presentata in occasione degli Industry Days organizzati da Ses lo scorso aprile, è uno dei primi esempi della tecnologia  Sat>IP con cui l'operatore satellitare europeo intende trasformare radicalmente la visione della tv satellitare - ancora fortemente legata alla tradizionale catena parabola-LNB-ricevitore/decoder - in una esperienza facilmente fruibile attraverso la nuova generazione di dispositivi IP: smartphone, tablet e ovviamente televisori "connessi", o Smart TV. LNB-IP è un nuovo tipo di downconverter che agisce simultaneamente nel dominio analogico, catturando gli 11-12 GHz dei segnali ritrasmessi dai transponder satellitari e rendendoli fruibili direttamente in reti IP. La tv via satellite, free to air o a pagamento, è molto promettente in questo momento a causa di due fattori che condizionano pesantemente il futuro del broadcast televisivo terrestre: da un lato la pressione verso una maggiore disponibilità di contenuti HD e 3D, dall'altro la limitatezza di risorse frequenziali in banda UHF. Anche considerando l'idea di una rapida curva di adozione del nuovo standard di tv digitale DVB2, la capacità di trasporto delle piattaforme satellitari, specialmente se multiorbitali come nel caso di SES e Hotbird, sono di gran lunga superiori. 

Ma che cosa è LNB-IP? Di fatto è un sofisticato front-end SDR. Il dispositivo effettua la necessaria conversione da 11-12 a 1-2 GHz e un chip sviluppato da MaxLinear, della nuova famiglia Full Spectrum Capture campiona l'intero spettro di segnale convertito, mentre un "system on chip" della Abilis, quest'ultimo con tecnologia Broadcast to Broadband Bridge, rielabora la banda base e la "pacchettizza". LNB-IP permette insomma la ridistribuzione simultanea di otto canali da qualsiasi transponder di una posizione orbitale, via unicast o multicast IP, verso dispositivi fissi e portatili. I segnali satellitari saranno distribuiti via Ethernet, PLC (Power-Line Communications), oppure attraverso una LAN Wi-Fi. La tecnologia precisa SES, è utilizzabile per contenuti free e codificati (pay tv). La prima versione del prodotto può distribuire fino a otto programmi su reti cablate o Wi-Fi. Sono già pronte delle app, per esempio quella di Elgato (ben nota per le sue app per dispositivi TV e DAB USB e tablet), che sfruttano la tecnologia SAT>IP, uno standard che SES ha aperto anche ad altri produttori. 

Inverto Digital Labs, che ha collaborato con SES, Abilis e MaxLinear per la realizzazione dell'LNB-IP ha per esempio lanciato una famiglia di decoder satellitari che grazie a SAT>IP fungono anche da veri e propri server di IPTV. Ecco la descrizione del modello Advanced SAT-IP Multi-Screen Server IDL 400s della famiglia Airscreen Server, che riesce a ridistribuire i programmi di quattro transponder satellitari grazie a quattro tuner indipendenti. 

L'obiettivo di SES è chiaramente quello di innovare profondamente i sistemi di ridistribuzione dei segnali ricevuti dalle parabole, in particolare gli impianti di ricezione rivolti a condomini e gruppi di utenti. Il suo sistema di ibridizzazione televisiva apre la strada a molte opportunità, anche se evidentemente comporta anche aspetti più delicati, come i problemi di titolarità dei diritti sui contenuti, o peggio ancora la possibilità di catturare e riutilizzare i contenuti pay in contesti non propriamente legali .  In ogni caso, questa nuova possibilità di trasformare in Internet TV una televisione che è digitale ma di natura diversa dal digitale della rete, mi sembra un eccellente sviluppo e mi ricorda la tecnologia che l'americana Aereo ha messo a punto per creare un ponte tra il broadcast del televisivo terrestre UHF e le reti IP. Comunque la si legga, il broadcast non sarà mai più quello di un tempo. 

Da SiLabs nuovi chip per autoradio ad alte prestazioni

Accolta con grande entusiasmo da parte della stampa specializzata la nuova serie di chip Silicon Labs per la realizzazione di ricevitori AM/FM, questa volta destinati in particolare all'industria dell'autoradio. Sono chip per la demodulazione dell'AM-FM convenzionali con tecniche SDR/DSP (near-zero IF) e decodifica RDS, ma SiLabs ha lavorato con Cirrus e Freescale per rendere il più possibile compatibili i suoi chip con l'eventuale abbinamento di un chipset per la demodulazione di sistemi digitali come HD Radio. Per il resto ci sono caratteristiche di tutto rispetto, come un'elevata dinamica per una buona sensibilità anche in presenza di segnali FM molto potenti e la possibilità di sfruttare la cosiddetta "phase diversity reception" con due antenne indipendenti, una tecnica che consente di ridurre gli effetti del multipath che rende spesso difficoltosa e interferita la ricezione dell'FM in aree urbane ricche di ostacoli artificiali.

Interessante osservare che alcuni dei componenti della famiglia, designata Si476x, offrono il supporto delle onde corte fino a 30 MHz e della banda VHF marittima utilizzata dalla NOAA americana per diffondere gli allerta meteorologici in caso di uragani.

Spero proprio che i produttori cinesi di Shenzen li utilizzino anche per realizzare ricevitori portatili. I costi di questi componenti sono un po' più elevati della media e partono dagli 11 dollari in volume. Due evoluation board sono dispobili per le sperimentazioni al prezzo di 450 dollari.

Silicon Labs Automotive Tuners Drive Future of Car Radio Technology

High-Performance Si476x Receiver Family Ideal for Multi-Tuner Car Radio Systems with HD Radio Technology

Monday, November 21, 2011 7:05 am CST

AUSTIN, Texas--(BUSINESS WIRE)--Silicon Laboratories Inc. (NASDAQ: SLAB), a leader in high-performance, analog-intensive, mixed-signal ICs, today introduced the industry’s most advanced automotive tuner IC family designed to deliver the highest RF performance coupled with advanced signal processing while reducing the cost and complexity of car radio systems. Offering superior price/performance for the global car radio market, the new Si476x tuner family provides a best-in-class multiband receiver solution for automotive infotainment head-units and AM/FM car radios from all classes of providers ranging from Tier 1 suppliers to aftermarket car radio makers.

According to J.D. Power and Associates, the global automotive market is expected to exceed 76 million light-vehicle unit shipments this year. The car radio technology deployed in these vehicles is evolving rapidly as innovations in communication technology proliferate in the automotive infotainment market. The basic car radio has been transformed into a sophisticated infotainment system that includes multiple tuners to deliver FM phase diversity reception, receive radio data system (RDS) data for info-navigation systems, support AM/FM HD Radio technology and provide detailed station quality metrics for living lists of broadcast content. These strenuous broadcast performance demands require advanced silicon innovations to enable a superior in-vehicle audio experience.

Silicon Labs developed the Si476x receiver family to address these major automotive industry trends. The Si476x receivers leverage Silicon Labs’ patented digital low-IF technology and combine most of the traditional external bill of materials into a highly integrated, single-chip CMOS solution. The receivers provide unprecedented flexibility, offering a modular architecture that supports scalable multi-tuner designs. The Si476x supports all worldwide broadcast radio bands including AM/FM, college FM, longwave (LW), shortwave (SW), NOAA weather band, unparalleled FM RDS decoding and AM/FM HD Radio reception. iBiquity Digital Corporation, the developer of HD Radio technology, has certified the Si476x family to provide AM/FM HD Radio tuner outputs and reception with compatible HD Radio demodulator ICs.

“The introduction of the Si476x tuner family represents a major new product offering from a world leader in RF products and a global player in the HD Radio market,” said Jeff Jury, chief operating officer of iBiquity. “Automakers are continuing to embrace HD Radio technology, with more than 20 automotive brands to date announcing the technology as a factory-installed infotainment feature. The Si476x family offers a compelling new solution for this market.”

The Si476x family represents the automotive industry’s first viable receiver alternative to enable developers to pair a best-in-class tuner IC with the optimal choice of audio digital signal processors (DSPs) to create highly cost-effective back-end audio processing designs. Silicon Labs has worked with leading silicon providers such as Cirrus Logic and Freescale Semiconductor to deliver comprehensive audio system solutions that break the expensive partitioning approach required by current car audio solutions.

“The combination of Cirrus Logic’s broad portfolio of audio ICs and Silicon Labs’ Si476x radio ICs provides automotive OEMs with a very powerful platform for building highly differentiated in-car entertainment products,” said Carl Alberty, director of marketing for audio products at Cirrus Logic. “By working closely with Silicon Labs, we have developed an optimized car radio platform that delivers best-in-class audio and RF technology, enabling our customers to build outstanding products.”

The superior linearity of the Si476x tuner’s integrated RF front-end, combined with a high-performance on-chip radio DSP and microcontroller, delivers outstanding RF dynamic range and immunity to multi-path fading. With this innovative architecture, the Si476x family raises the bar for such key features as selectivity, sensitivity, IMD3 break-in, desensitization, noise blanking, weak signal processing, dynamic channel bandwidth control and advanced dual-tuner FM phase diversity reception.

“The Si476x family not only delivers superior radio reception performance at the best system cost, it also provides unprecedented flexibility in audio processing solutions for car radio designs,” said Diwakar Vishakhadatta, general manager of Silicon Labs’ broadcast audio products. “With the introduction of the Si476x family, automotive developers are no longer locked into using more expensive bundled audio/radio solutions that may not address the audio processing requirements of their infotainment platforms.”

Pricing and Availability

Samples and production quantities of the Si476x car radio tuner ICs are available now in a compact 6 mm x 6 mm 40-pin QFN package. Pricing for automotive-grade Si476x tuner ICs begins at $11.62 (USD) in 10,000-unit quantities. The Si4763LNA-A-EVB and Si4767PD-A-EVB evaluation boards are available to automotive customers for $450 (USD).

The Si476x family, the latest addition to Silicon Labs’ portfolio of automotive-grade radio tuners, complements the company’s popular Si474x and Si475x tuner families, which target cost-sensitive entry- and mid-level radio designs. The Si476x family addresses premium-grade, performance-intensive automotive radio and head-unit requirements. For additional Si476x product information, please visit www.silabs.com/pr/automotive-tuner.