FT8 és a rádióamatőrök Jánosy János Sebestyén HA5GN
Eredetileg egy RT ÉK 2019 cikkről szólt volna: Jánosy János Sebestyén, HA5GN: Amatőr állomás építése modern eszközökkel (12 old.) Első fele: Az eddigi cikkek, előadások összefoglalása, rendezése a zavarszűrés, földelések, földhurkok felszámolása, harc a káros koax sugárzással, megfelelő antenna illesztés témakörökben Második fele: Modern eszközök: Mini VNA-val majd mindent meg lehet mérni; Mini SDR mint panoráma adapter régebbi TCVR-hez, olcsó, és kitűnő spektrum analizátor, zavarkereső mobil vevő stb. Modern szolgáltatások: Skimmerek, reverse beacon network, websdr-ek mint távoli fülek hogyan segítethetnek adók, végfokok, antennák összehasonlításában és bemérésében 2
Az én mini-vna-im: 3
Két kitűnő minisdr: (A kisebbik tetején egy VNWA-hoz való próbapanel) 4
Közbeszólt az FT8 lavinaszerű terjedése RTTY, SSTV (nagyon régi), PSK31 (1998): csak modulációs módok, a zajok matematikai-statisztikai elemzése nélkül K1JT, Joe Taylor Jr, fizikai Nobel-díjas csillagász matematikai statisztikai módszereket alkalmazott gyenge jelek zajból való kiemelése érdekében. Ez jóval több, mint csak egy (akár tetszőlegesen komplikált) modulációs módszer. FSK441 (2001), JT6M (2002), JT65 (2003) FT8 (2017 júni 19) WSJT-X: FT8 JT4 JT9 JT65 QRA64 ISCAT MSK144 & WSPR A korábbi módszerek hosszú idejűek, alapvetően VHF/UHF EME összeköttetésekre használatosak. Az FT8 már jól használható rövidhullámon is (15 mp-es periódusidő). 5
Előzmények (pl. Bay Zoltán kísérlete) I. Tungsram hadiüzem lokátorokat gyárt a háborúban. 1944 március: Bay Zoltán holdradar kísérletet indít. 1945 január: 700 vagonban az oroszok mindent elvisznek (rekvirálás) még a magyar nyelvű jegyzeteket és a hamutartót is Egy Standard adóval mindent újra kellett kezdeni a Postakísérleti Intézetben (a fiatal Simonyi Károly is részt vett) 1946 február 6-án sikeres kísérlet, csak pár héttel lemaradva az USA sikeres kísérletétől Bay Zoltán módszere jobb volt, együttes sikernek értékelik. 1948-ban emigrált az USA-ba 6
Előzmények (pl. Bay Zoltán kísérlete) II. Ciklusidő 3 mp. Várt válasz: 2,5 mp körül. Az impulzus utáni 2. másodperc után kezdve 10 x 0.1 mp-ig 10 db coulometer fűtése. Az visszatérő impulzus idejére bekapcsolt coulometer 4%-os eltérést produkált. Ellenpróbák is sikeresek. 7
Előzmények (pl. Bay Zoltán kísérlete) III. A vevő zajával táplált elektródán hidrogén kiválás történik, a hidrogén felszáll a kapillárisban és lenyomja az oldat szintjét. 8
A zaj nem ismeretlen, és információt hordoz A stacioner zaj praraméterei (várható érték, szórás, spektrum stb.) a matematikai stasztika és valószínűségszámítás módszereivel jól meghatározhatók, annál pontosabban, minél hosszabb idejű a minta. A zaj által produkált munka az ismétlésék során a minták számának négyzetgyökével, a hasznos jelé pedig lineárisan nő. Ezer mérés tehát =, szoros jel/zaj növekedést okoz. A becsült jel/zaj 0,1 volt, ezer ismétlés összegzésével már mérhető jel kapható. Ez máig használatos a rádiócsillagászatban. Egy mérés 50 percig tartott (3 mp x 1000), eddig kellett az antennával a holdat pontosan követni. 9
Adatok Az épen megmaradt Tungsram gyár csarnoka kipakolva 10
Csak 100W-al 7 hét alatt meglett a DXCC 11
DXCC adatok FT8 nagyon hatékony Diploma Dátum Státusz Sorszám Részarány DXCC Mixed 2007.06.24. HA5GN # 41 364 DXCC CW 2012.08.28. HA5GN # 13 307 22 % DXCC Phone 2012.08.28. HA5GN # 40 959 69 % DXCC Digital 2012.08.28. Becsült # # 4 800 8 % DXCC Digital 2018.10.15 HA5GN # 5 783 Hat hét alatt lett meg, szigorúan 100W-al. További két hét kellett a LoTW igazolásokra. 128-nál jártam, amikor meglett a 101 igazolás. Leértékeli a régi RTTY diplomát? 12
Hogy működik ez az egész? 1. Minden a-priori ismeretet fel kell használni. Ismert a frekvencia, az adás szinkronizált kezdete és hossza, a küldemény kódolása és szerkezete, a moduláció és kódolás szerkezete (Ugyanez volt Bay Zoltánnál is). 2. Minél kisebb az üzenet, annál több kódjavító intézkedés (forward error correction) fér a 15 mp-be, annál biztosabban átjut az üzenet. (Mi ismételni szoktuk a hívójelet, a QTH-t, ennél már van sokkal jobb.) 3. Ezért az üzenet nagyon erősen tömörítve van, 72 bit-re (9 byte). Ebbe belefér 13 szabadon választható karakter (26 nagybetű 10 szám, per jel, betűköz megengedett csak), vagy egy szabvány közlemény: Két hívójel, ez 28-28 bit (!), egy paraméter (CQ, QRA kocka, előjeles riport, RRR, RR73, vagy 73 megengedett csak), ez 15 bit és az utolsó bit jelzi, hogy szabad üzenetről vagy szabvány közleményről van-e szó. 4. A Forward Error Correction a 9 byte-ot hétszeresére növeli (63 byte), ezt kell átvinni Minden információ részletesen megtalálható a net-en. 13
WSJT-X telepítésről nem sokat Mezítlábas: csak a TCVR hangszóró -> PC hangkártya bemenet és PC hangkártya kimenet -> TCVR mikrofon bemenet, PTT jó, ha van, adás/vétel vezérlése lehetséges SSB VOX-al Komolyabb funkciókhoz kell a CAT, a split beállításához és a frekvencia kiolvasásához De Luxe kivitel: Külön vásárolható a PC USB-n csatlakoztatható interfész doboz, adó-vevőre típusra szabott kábellel, op. rendszerhez adott USB router driverrel, virtuális COM portokon csatlakozva a WSJT-X hez, együttműködve az összes népszerű logger programmal, pl. a microham MicroKeyer II 14
Profi, sok egyebet is tudó interfész 15
Profi, sok egyebet is tudó interfész 16
Számítógép túlterheltségét el kell kerülni 15 mp-enként dekódolás folyik. Itt két példány WSJT-X fut, két 1.8Ghz-es CPU magban, egy 10+ éves PC-ben. A max. terhelés kisebb, mint 80% 17
Felső ablak: a vízesés és spektrum Dugig van a igen erős állomásokkal. DX?! Felül a frekvenciatengely, 400-2500Hz az SSB átvitelen belül, minden osztás 50Hz, minden vonal 15mp. Alul a spektrum képe. A frekvenciatengelyen a piros és zöld sámli mutatja a vétel és adás helyét. 18
Ugyanez az SDR panoráma adapteren 19
Alsó ablak felső fele: Vétel és adás Baloldalt: egész sáv, jobboldalt csak a vételi ablak 20
Alsó ablak alsó fele: vezérlések Baloldal: vétel. Az antennát rövidre zárva a hangerő gombbal beállítani kb. 20dB-t (vevőzaj). Antennát visszadugva ne legyen több 60dB-nél (akkor előerősítő ki, ATT be). Jobboldali csúszka a kimenőjel szintje, sávonként mentve. Kompresszor ki, vigyázni az ALC-re: túlvezérlés kerülendő. A legfontosabb: tiszta, torzítаtlan hangátvitel mindkét irányba. 21
ALC szintre adáskor vigyázni kell 22
Optimális üzem nincs sok túl erős állomás 18Mhz, reggel 6z, nyár 23
Gyenge a terjedés, de RH QSO-zás közben érdemes rátekinteni az 50MHz-es ablakokra. Szeptember, délelőtt, 50MHz. Üres a sáv, 9A2DI feljön, majd eltűnik (feladja) Előtte -24dB nél már 2 hibás dekódolás (első sorokban) 24
Ügyes marketing, a zajtűréssel kapcsolatban A zajhoz mért szintet 2500Hz-re adja meg a WSJTX, holott a csatorna szélessége 50 Hz. Az állomásokat 2500 Hz szélesen adja meg, de csak 50Hz széles a tényleges információ. A tényleges 50Hz dekódoláskor a zaj 2500/50=50-szer kisebb lehetne, ez neki 17dB hátrányt jelent. Tehát, amikor -20dB riportot ad, az 50Hz-es sávszélességnél a valós jel/zaj csak -3dB, 17dB-el jobb! A CW összeköttetés 5dB jel/zaj viszonynál már lehetséges, tehát az FT8 csak 8dB-lel jobb, mint a CW! CW5db FT8(-3)db = 8dB! Mit jelent 8dB? 100W-ra 631W! Ha 631W végfokkal megvan a CW, akkor 100W-al megvan az FT8 QSO! Kevesebbel viszont nem! Hogy ez mennyire így van, lássunk négy pédát! 25
Első példa Állomás: M0WGI, 603Hz-en WSJT-X riportja: -9 db A saját spektrumán (középen) a látható térerő kb. +10 db (A különbség több, mint 17 db) 26
Második példa Állomás: PU5LMJ, 987Hz-en WSJT-X riportja: -16 db A saját spektrumán (középen) a látható térerő kb. +3 db (A különbség több, mint 17 db) 27
Harmadik példa Állomás: LU1WNI, 800Hz-en WSJT-X riportja: -10 db A saját spektrumán (középen) a látható térerő kb. +8 db (A különbség több, mint 17 db) 28
Negyedik példa Állomás: PY2GZ, 872Hz-en WSJT-X riportja: -10 db A saját spektrumán (középen) a látható térerő kb. +9 db (A különbség több, mint 17 db) Tanulmányozható a SPLIT operáció. A piros pad (adás) fent nem ott van, ahol a zöld párja (vétel). Alapból mindenki frekin hív vissza, praktikus nem a frekin visszahívni (ő úgyis az egész sávot látja, ahogy én). Szabadnak (látszó) helyet kell keresni, de nem túl messze, hátha keskeny szűrőt használ. Érdemes egy periódust kivárni, hogy amikor én adnék, akkor is szabadnak látszik-e a freki. 29
1. utólag beszúrt dia Az előadás végén elhangzottak korrekciók, amelyeket nem tudtam helyben cáfolni. A cáfolat itt következik, utólagosan beillesztve. 1. Elhangzott, hogy a WSJT csak az 50 Hz sávszélességű jelből állapítja meg a jel/zajt, és csak azért számítja át 2400 Hz-re, mert arra szokás megadni. Válasz: Nem igaz. Ha így volna, akkor a vevő beállított sávszélessége nem gyakorolna hatást a jel/zaj viszonyra, amíg az nagyobb, mint a vizsgált 50 Hz. A következő ábrán jól látszik, hogy 2500 Hz-ről 350 Hzre átállítva a sávszélességet, a jel/zaj viszony kb. 10 db-el javul, ami még több is, mint amit a sávszélességcsökkentéstől várni lehetne. Tehát a WSJT egy menetben számol, 2500 Hz-re, nem jelenként különkülön, 50 Hz-re. Eredeti felhasználásban (néhány gyenge jel kibányászása a zajból) ez működik, rengeteg hangos QRM-mel nem. 30
2. utólag beszúrt dia. Sávszélesség hatása a jel/zaj viszonyra Nagy sávszélesség: SNR: -19-13 db Kis sávszélesség: SNR: +2 +5 db A vártnál nagyobb különbség a kizárt nagy térerejű QRM eredménye. Ez sok más amatőr tapasztalatával egybeesik. Az AGC jelnek nincs hatása a SNR-re, amíg a vevő áramkörei nincsenek telítésben. 31
3. utólag beszúrt dia 2. Elhangzott, hogy a spektrum amplitúdó értékei nem mérvadók, mert az FFT algoritmus frekvencia felbontása nem elégséges. Válasz: Nem elfogadható. Ha valaki FFT algoritmust alkalmaz, és spektrum görbét ad meg (a felhasználói kézikönyv szerint) az gondoskodjék megfelelő frekvencia felbontásról, a saját további számításai érdekében is. A gyakorlatban látott spektrumok nem igazolják, hogy a frekvencia felbontás durva lenne. 3. Elhangzott, hogy a WSJT által adott SNR valami belső számítás mellékterméke, meg valahol le volt írva, hogy az hogyan van számítva. Válasz: Nem elfogadható. Az SNR egy nemzetközileg elfogadott definíció, adott sávszélességen belül megfigyelhető két jelteljesítmény alapján, az egyik hasznos jel jelenlétében, a másik anélkül van mérve. A sávszélességen belüli elhelyezkedés indifferens, csak a szumma teljesítmény számít. A WSJT által adott számok a gyakorlat szerint egyébként ennek jól megfelelnek. 32
Ember nélküli operáció, robotok QSOznak?! Egy QSO-hoz egy kattintás elég. Ha a watchdog time-out -ot jó magasra állítjuk, még ez se kell. (Nem ugyanaz, mint a remote, mert ott van résztvevő operátor, Vannak interaktív programok, amelyeket előre lehet programozni, mikor, minek bekövetkeztekor a képernyő melyik pontjára kattintson. Tetszőleges időpontban bekapcsolva A41ZZ legalább 2 sávban mindig megtalálható. 297 országgal QSO-zott, 247 igazolt. Nekem 5 sávon van meg, összesen 7 igazolt QSO. Az ARRL előírta (ld. később), hogy emberi részvétel nélküli QSO-kat versenyeken nem fogad el, valamint FOX üzemmódban készülteket sem (egyszerre több frekvencián megy az FT8 párhuzamosan). Legyen itt néhány példa gyanúsan operátor nélküli működésre. 33
Ember nélküli operáció, robotok QSOznak?? EV1EP riportot ad DG1PM-nek itt a képen 6:56- tól 7:03-ig, a a valóságban jóval tovább 34
Ember nélküli operáció, robotok QSOznak?? SV9CAF szorgalmasan osztja a riportot 000AAA hívójelnek sokáig. Rosszul dekódolt - de hol a kezelő? 35
Ember nélküli operáció, robotok QSOznak?? SV9CAF CQ-zik. +04-el veszem, jön mint az ágyú, 3 elemmel ráfordulva 1500W-al hívom, füle botját se mozgatja. Nem működik a vevője? Hol a kezelő? 36
Mi a jövő? Versenyek? 37
Mi a jövő? DXpedíció? Esetleg emberek nélkül? 38
WSJT-2.0: hosszabb közlemények This document is an update to the white paper "Plans for WSJT-X Version 2.0" that was publicly distributed on July 26, 2018. It describes the most important enhancements in WSJT-X 2.0 relative to version 1.9.1. 1. NA VHF Contest operation with full and transparent support of grid locators and "/R" (Rover) callsigns 2. EU VHF Contest operation with the exchange of 6-digit locators, QSO serial numbers, and "/P" (portable) callsigns 3. ARRL Field Day operation with standard Field Day exchanges such as "6A SNJ" 4. ARRL RTTY Roundup operation with standard contest exchanges such as "579 NJ" or "559 0071" 5. Compound and nonstandard callsigns (up tp 11 characters); no need for distinctions about "Type 1" or "Type 2" prefixes/suffixes 6. A special "telemetry" message format for exchange of arbitrary information up to 71 bits 7. All features of FT8 DXpedition mode, as in WSJT-X v1.9.1 39
WSJT-2.0: hosszabb közlemények ------------------------------------------------------------------------------ i3.n3 Example Messages Comments ------------------------------------------------------------------------------ 0.0 TNX BOB 73 GL Free text 0.1 K1ABC RR73; W9XYZ <KH1/KH7Z> -08 DXpedition Mode 0.2 PA9XYZ 590003 IO91NP EU VHF Contest 0.2 G4ABC/P R 570007 JO22DB EU VHF Contest 0.3 K1ABC W9XYZ 6A WI ARRL Field Day 0.3 W9XYZ K1ABC R 2B EMA ARRL Field Day 0.5 123456789ABCDEF012 Telemetry (71bits, 18hex digits) 1. CQ FD K1ABC FN42 ARRL Field Day 1. CQ RU K1ABC FN42 ARRL RTTY Roundup 1. CQ K1ABC FN42 1. CQ TEST K1ABC FN42 NA VHF Contest 1. CQ TEST K1ABC/R FN42 NA VHF Contest 40
Aldous Huxley: Szép új világ? Remélem, ami nekem még hátravan, talán még lesz elég CW és SSB partner. Vagy várhatóan arról is lemondunk, mint apránként a papír QSL-ről? Csak remélem, hogy a hype után ez is a helyére kerül, és virágozni fog 100 virág. Kérdések? 41