<div dir="ltr"><div dir="ltr">Greetings all!<br><br>Here's the developing set of functional requirements for Phase 4 Ground (and Space Weather Station). We are doing our best to develop a set of boards that will serve both projects, reduce risk, and reduce cost. <div><br></div><div>Plain text is in the body of this email below. Formatted pdf attached too!<br><div><br>Comment and critique welcome and encouraged (as always). Discuss in #general on our Slack and here on the list.  </div><div><br></div><div>This is not a complete list. The next set is operating ranges, RF bandwidths, air interface, and annexes supported. <br><br>I'd like an accessibility requirement. I have reached out to both handihams and several local people would are caretakers for disabled hams for help. In general, SDRs have poor accessibility. Being a new design, we have an opportunity to design accessibility in from the beginning, and make a better product for users often left out. This is in general a user interface requirement. However spending some time now will reduce the risk of designing something unnecessarily difficult to use. Ease of use helps everyone. <br></div><div><br clear="all"><div><div dir="ltr" class="gmail_signature"><div dir="ltr"><div><div dir="ltr"><div><div dir="ltr"><div dir="ltr">-Michelle W5NYV</div><div dir="ltr"><br></div><div dir="ltr">-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-</div><div dir="ltr"><br></div><div dir="ltr"><div dir="ltr"><br></div><div dir="ltr">Terms:</div><div dir="ltr"><br></div><div dir="ltr">SWS</div><div dir="ltr">Space Weather Station, an effort from HamSci to build a distributed radio network for atmospheric scientific research. </div><div dir="ltr">P4G</div><div dir="ltr">Phase 4 Ground, an open source broadband microwave multiple-access radio network for amateur radio. Implements DVB-S2/X on the 10GHz downlink and an FDMA 4-ary MSK on the 5GHz uplink. </div><div dir="ltr">TAPR</div><div dir="ltr">Tucson Amateur Packet Radio, a non-profit devoted to advancing the digital arts in amateur radio.</div><div dir="ltr">ORI</div><div dir="ltr">Open Research Institute, a non-profit dedicated to open source hardware and software solutions in amateur radio, especially in the open source amateur satellite service.</div><div dir="ltr">Who and What</div><div dir="ltr"><br></div><div dir="ltr">Introduction</div><div dir="ltr"><br></div><div dir="ltr">Space Weather Stations are networked radio stations that implement one or more of the sensors discussed in the HamSci Space Weather Station project. Diverse in geography, architecture, and capability, there is a need for an internetworking protocol and philosophy to unite them. Very similar needs are shared by the Phase 4 Ground network. This document contains functional requirements work applicable to both radio networks.</div><div dir="ltr"><br></div><div dir="ltr">Mission statement: A successful distributed radio network must be reliable, scaleable, and maintainable. </div><div dir="ltr"><br></div><div dir="ltr">Required Functions</div><div dir="ltr"><br></div><div dir="ltr">Remote Command and Control Function</div><div dir="ltr">Stations need to be controlled remotely. </div><div dir="ltr"><br></div><div dir="ltr">For SWS: First, to schedule recording of particular events. Second, to allow rapid reconfiguration based on updated parameters from the centralized machine learning models. Third, to ensure the secure remote operation of the station. Unauthorized access or transmission must be prevented.</div><div dir="ltr"><br></div><div dir="ltr">For P4G: First,  modes where communications access to a limited resource such as a satellite need to be controlled, such as during emergency communications or for experiments. Second, to ensure the secure remote operation of the station. Unauthorized access or transmission must be prevented.</div><div dir="ltr">Remote Command and Control Functional Requirement Statement</div><div dir="ltr">Each station accepts one or more command and control connections. These are cryptographically authenticated.</div><div dir="ltr"><br></div><div dir="ltr"><br></div><div dir="ltr"><br></div><div dir="ltr"><br></div><div dir="ltr">Distributed Radio Network Flexibility</div><div dir="ltr">Stations in the network can be source of radio information, a consumer of radio information, or both. Stations should be able to connect to multiple receivers and multiple transmitters in order to carry out their experiments. </div><div dir="ltr">The heterogenous nature of the hardware anticipated means that some stations are less capable than others. This puts limits on the amount of connections that can be supported and maintained at each radio. </div><div dir="ltr">The number of receiver and transmitter connections supported depends on the capability of the hardware.  Receive-only stations accept zero transmit connections. Transmit-only stations accept zero receive connections. </div><div dir="ltr">Each radio maintains information on capabilities and availability. </div><div dir="ltr">A multicast implementation that allows subscribers has been proposed. </div><div dir="ltr">Distributed Radio Network Flexibility Requirement Statement</div><div dir="ltr">Each station accepts zero or more receiver connections. Each station accepts zero or more transmitter connections.</div><div dir="ltr">Transmissions connections work only if authorized and authenticated.  </div><div dir="ltr"><br></div><div dir="ltr"><br></div><div dir="ltr"><br></div><div dir="ltr">Time Resolution </div><div dir="ltr">For SWS, observations of the ionosphere are radio reflections from the ionized layers of gas. The sizes of the structures can be as small as single-digit meters in size. </div><div dir="ltr">Sensitivity and spatial resolution are increased by using a phased array. Stations can reveal cross sections of the ionosphere if multiple receive and transmit signals can be cohered into a phased array. For phased arrays to be effective, the integration period must be limited to the time over which the phase of the signal (compared to a reference phase) does not change. This lowers the effective sampling rate and lowers the Nyquist frequency. </div><div dir="ltr">The repercussion is that we need nanosecond accuracy and stability in the clock edges. Variance needs to be low as well. Calibrating the variance between clocks involved in phased arrays needs to be discussed and accounted for so that variance won’t dominate as a source of timing error. </div><div dir="ltr"><br></div><div dir="ltr">This clock scheme does not need to be in the base unit, because P4G does not need this level of clock accuracy.  A modular approach dramatically increases the number of potential customers for the radio, as the more expensive clock circuits are optional for many non-SWS applications. </div><div dir="ltr">For Phase 4 Ground receive, the DVB-S2/X specification has a phase noise mask. This sets the acceptable amount of phase noise at a series of offsets. [Citation needed]</div><div dir="ltr">For Phase 4 Ground transmit, the scheme is frequency division multiple access. The uplink is channelized. Occupied bandwidth and channelization is flexible. The most straightforward polyphase filter bank applications have the number of channels as a power of two. Anticipated first deployment is to use all of the 10MHz satellite or experimental terrestrial sub-bands. Ideally, the 10MHz would be divided into segments of approximately 100kHz per channel. At 64 uplink channels, the channels are 156,250Hz. At 128 uplink channels, the channels are 78,125Hz wide. Based on observations from the Phase 4A amateur radio satellite (Es’Hail2), 128 uplink channels is a good starting point. Uplink clock stability requirements depend on the receiver in the payload. </div><div dir="ltr"><br></div><div dir="ltr"><br></div><div dir="ltr">Time Resolution Requirement Statement</div><div dir="ltr">The base unit must be able to accept an external clock source. </div><div dir="ltr">External clock source for SWS needs to have 3.3nS timing accuracy in order to resolve structures 1m in size. </div><div dir="ltr">External clock source for Phase 4 Ground downlink must meet the phase noise requirement in the DVB-S2/X specification (available for free from <a href="http://dvb.org">dvb.org</a>). Uplink clock must be good enough to achieve channelization and be successfully received. Stratum 3 has been proposed. </div><div dir="ltr">Stratum 3 has three frequency stability specifications.</div><div dir="ltr">Free Run (±4.6 ppm/20 years Stratum 3 and 3E)</div><div dir="ltr">Holdover (±0.37 ppm/24 hours for Stratum 3 and ±0.01 ppm/24 hours for Stratum 3E)</div><div dir="ltr">Drift (in a lab environment: ±0.04 ppm/24 hours for Stratum 3 and ±0.001 ppm/24 hours for Stratum 3E)</div><div><br></div></div><div dir="ltr"><br></div><div dir="ltr"><br></div><div dir="ltr"><br><br><div dir="ltr"><br></div></div></div></div></div></div></div></div></div></div></div></div></div>