WSPR (Amateurfunksoftware) - WSPR (amateur radio software)
| Entwickler | Joe Taylor, K1JT |
|---|---|
| Erstveröffentlichung | 2008 |
| Geschrieben in | Python (GUI), Fortran, C |
| Betriebssystem | Plattformübergreifend |
| Verfügbar in | Englisch, Italienisch, Spanisch, Französisch, Deutsch, Japanisch, Polnisch, Portugiesisch, Russisch |
| Typ | Amateurfunk und DSP |
| Lizenz | GPL |
| Webseite | physik.princeton.edu/pulsar/K1JT/wspr.html |
WSPR (ausgesprochen „Whisper“) steht für „Weak Signal Propagation Reporter“. Es ist ein Protokoll, in einem Computerprogramm implementiert, für schwach- verwendet Signalfunkkommunikation zwischen Amateurfunkbetreibern . Das Protokoll wurde ursprünglich von Joe Taylor, K1JT, entworfen und ein Programm geschrieben . Der Softwarecode ist mittlerweile Open Source und wird von einem kleinen Team entwickelt. Das Programm ist für das Senden und Empfangen von Übertragungen mit geringer Leistung zum Testen von Ausbreitungswegen auf den MF- und HF- Bändern ausgelegt.
WSPR implementiert ein Protokoll, das zum Untersuchen potenzieller Ausbreitungspfade bei Übertragungen mit geringer Leistung entwickelt wurde. Übertragungen tragen das Rufzeichen einer Station, den Maidenhead Grid Locator und die Sendeleistung in dBm . Das Programm kann Signale mit einem Signal-Rausch-Verhältnis von nur -28 dB in einer Bandbreite von 2500 Hz decodieren . Stationen mit Internetzugang können ihre Empfangsberichte automatisch in eine zentrale Datenbank namens WSPRnet hochladen, die eine Mapping-Funktion enthält.
Das WSPR-Protokoll
Die Art der Funkaussendung ist „F1D“, Frequenzumtastung . Eine Nachricht enthält das Rufzeichen einer Station, den Maidenhead Grid Locator und die Sendeleistung in dBm . Das WSPR-Protokoll komprimiert die Informationen in der Nachricht in 50 Bit (binäre Ziffern). Diese werden codiert unter Verwendung eines Faltungscodes mit Bedingungslänge K = 32 und eine Rate von R = 1 / 2 . Die lange Beschränkungslänge macht unerkannte Decodierungsfehler weniger wahrscheinlich, auf Kosten, dass der hocheffiziente Viterbi-Algorithmus durch einen einfachen sequentiellen Algorithmus für den Decodierungsprozess ersetzt werden muss.
Protokollspezifikation
Die Standardnachricht ist <Rufzeichen> + <4-stelliger Locator> + <dBm Sendeleistung>; zum Beispiel "K1ABC FN20 37" ist ein Signal von der Station K1ABC in der Maidenhead-Gitterzelle "FN20", das 10 3,7 Milliwatt sendet , oder etwa 5,0 Watt (gesetzliches Limit für 630 m ). Nachrichten mit einem zusammengesetzten Rufzeichen und/oder einem 6-stelligen Locator verwenden eine Sequenz aus zwei Übertragungen. Die erste Übertragung trägt ein zusammengesetztes Rufzeichen und eine Leistungsstufe oder ein Standardrufzeichen, einen 4-stelligen Locator und eine Leistungsstufe; die zweite Übertragung trägt ein gehashtes Rufzeichen, einen 6-stelligen Locator und eine Leistungsstufe. Add-On-Präfixe können aus bis zu drei alphanumerischen Zeichen bestehen; Add-On-Suffixe können ein einzelner Buchstabe oder eine oder zwei Ziffern sein.
- Standardnachrichtenkomponenten nach verlustfreier Komprimierung:
- 28 Bit für Rufzeichen,
- 15 Bit für Locator,
- 7 Bit für Leistungsstufe,
- Gesamt: 50 Bit.
- Vorwärtsfehlerkorrektur (FEC):
- nichtrekursive Faltungscodes mit Bedingungslänge K = 32, Rate R = 1 / 2 .
- Anzahl binärer Kanalsymbole:
- nsym = (50 + K − 1) × 2 = 162.
- Die Taktrate beträgt 12000 ⁄ 8192 = 1,4648 Baud.
- Die Modulation ist eine kontinuierliche Phase 4 FSK mit einer Tontrennung von 1,4648 Hz.
- Die belegte Bandbreite beträgt ca. 6 Hz
- Die Synchronisation erfolgt über einen 162-Bit-Pseudozufallssynchronisationsvektor.
- Jedes Kanalsymbol überträgt ein Sync-Bit (LSB) und ein Datenbit (MSB).
- Die Übertragungsdauer beträgt 162 × 8192 ⁄ 12000 = 110,6 s.
- Übertragungen beginnen nominell eine Sekunde in einer geraden UTC- Minute: z. B. um hh:00:01, hh:02:01 usw.
- Das minimale S/N für den Empfang beträgt etwa –34 dB auf der WSJT- Skala (2500 Hz Referenzbandbreite).
Anwendungen
Das Protokoll wurde entwickelt, um Ausbreitungswege auf den LF- , MF- und HF- Bändern zu testen . Wird auch experimentell bei VHF und höheren Frequenzen verwendet.
Andere Anwendungen umfassen Antennentests, Frequenzstabilität und Frequenzgenauigkeitsprüfung.
Normalerweise enthält eine WSPR-Station einen Computer und einen Transceiver, aber es ist auch möglich, mit geringem Aufwand sehr einfache Beacon-Sender zu bauen.
Beispielsweise kann mit dem Si 570 oder Si 5351 ein einfaches WSPR-Beacon gebaut werden. Der Raspberry Pi kann auch als WSPR-Beacon verwendet werden.
Hinweis - Eine genaue Uhr ist sowohl für die Übertragung als auch für die Dekodierung der empfangenen Signale unerlässlich (das native Windows-Timing ist normalerweise unzureichend).
MH370
Im Mai 2021 schlug der Luft- und Raumfahrtingenieur Richard Godfrey eine Untersuchung historischer WSPR-Daten vor, um den Flugweg des Malaysian Airlines-Flugs MH370 am 8. Malakka-Straße und der Indische Ozean. Mit den WSPR-Daten, die alle zwei Minuten bereitgestellt werden, und der Möglichkeit, stündlich mit den Satellitendaten zu vergleichen, ist es möglich, MH370 aus zwei unabhängigen Quellen zu erkennen und zu verfolgen."
Die in diesem Artikel verwendete Methode ist jedoch höchst fragwürdig; Die reflektierte Signalenergie von Flugzeugen in solchen Entfernungen ist sehr klein ( inverses quadratisches Gesetz ), viel kleiner als die Varianz des regulären Skywave-Signals aufgrund der Mehrwegeausbreitung , die innerhalb von Sekunden um mehrere zehn dB variieren kann. Solche Schwierigkeiten machen es erforderlich, für Radaranwendungen bei solchen Entfernungen in diesem Frequenzbereich fortschrittlichere Methoden zu verwenden ( Over-the-Horizon-Radar ).
Geschichte
WSPR wurde ursprünglich 2008 veröffentlicht.
