WSPR

WSPR (amateur radio software)

WSPR (vyslovuje se "šeptat") je zkratka pro Weak Signal Propagation Reporter . Je to protokol implementovaný v počítačovém programu, který se používá pro radiovou komunikaci se slabým signálem mezi amatérskými radiotelegrafisty . Protokol navrhl a program původně napsal Joe Taylor, K1JT . Softwarový kód je nyní open source a je vyvíjen malým týmem. Program je určen pro odesílání a příjem vysílání s nízkým výkonem pro testování cest šíření na MF a HF pásmech.

WSPR implementuje protokol určený pro testování potenciálních cest šíření s přenosy s nízkou spotřebou. Vysílání nese volací znak stanice, lokátor sítě Maidenhead a výkon vysílače v dBm . Program dokáže dekódovat signály s odstupem signálu od šumu až -28 dB v šířce pásma 2500 Hz. Stanice s přístupem k internetu mohou automaticky nahrávat své zprávy o příjmu do centrální databáze nazvané WSPRnet, která zahrnuje mapovací zařízení.

Protokol WSPR

Typ rádiového vyzařování je "F1D", klíčování s frekvenčním posunem . Zpráva obsahuje volací značku stanice, lokátor sítě Maidenhead a výkon vysílače v dBm .  Protokol WSPR komprimuje informace ve zprávě do 50 bitů (binárních číslic). Ty jsou kódovány pomocí konvolučního kódu s délkou omezení K = 32 a rychlostí r = 1 ⁄ 2. Dlouhá délka omezení činí nedetekované chyby dekódování méně pravděpodobnými, za cenu, že vysoce účinný Viterbiho algoritmusmusí být nahrazen jednoduchým sekvenčním algoritmem pro proces dekódování.

Specifikace protokolu

Standardní zpráva je <volací znak> + <4znakový lokátor> + <dBm vysílací výkon>; například "K1ABC FN20 37" je signál ze stanice K1ABC v mřížkové buňce Maidenhead "FN20", odesílá 37 dBm nebo asi 5,0 W (zákonný limit pro 630 m ). Zprávy se složenou volací značkou a/nebo 6místným lokátorem používají sekvenci dvou přenosů. První přenos nese složenou volací značku a úroveň výkonu nebo standardní volací značku, 4místný lokátor a úroveň výkonu; druhý přenos nese hashovanou volací značku, 6místný lokátor a úroveň výkonu. Předpony doplňků mohou být až tři alfanumerické znaky; doplňkové přípony mohou být jedno písmeno nebo jedna či dvě číslice.

• Standardní komponenty zpráv po bezeztrátové kompresi:

28 bitů pro volací značku,15 bitů pro lokátor,7 bitů pro úroveň výkonu,celkem: 50 bitů.

• Dopředná oprava chyb (FEC)

nerekurzivní konvoluční kód s délkou omezení K = 32, rychlost r = 1 ⁄ 2 .

• Počet binárních symbolů kanálu:

nsym = (50 + K − 1) × 2 = 162.

• Klíčovací rychlost je 12 000 ⁄ 8192 = 1,4648 baudů.
• Modulace je spojitá fáze 4 FSK , s odstupem tónů 1,4648 Hz.

Agilent Modulation Domain Analyzer 53310A ukazující úzkopásmový 4-FSK signál produkovaný Raspberry Pi.

• Šířka obsazeného pásma je asi 6 Hz
• Synchronizace probíhá pomocí 162bitového pseudonáhodného synchronizačního vektoru.
• Každý kanálový symbol přenáší jeden synchronizační bit (LSB) a jeden datový bit (MSB).
• Doba přenosu je 162 × 8192 ⁄ 12 000 = 110,6 s.
• Přenosy začínají nominálně jednu sekundu do sudé minuty UTC : např. v hh:00:01, hh:02:01 atd.
• Minimální S/N pro příjem je kolem -34 dB na stupnici WSJT (referenční šířka pásma 2500 Hz).

Aplikace

Raspberry Pi jako vysílač WSPR

Protokol byl navržen pro testování cest šíření v pásmech LF , MF a HF . Používá se také experimentálně na VHF a vyšších frekvencích.

Mezi další aplikace patří testování antén, frekvenční stabilita a kontrola frekvenční přesnosti.

Obvykle stanice WSPR obsahuje počítač a transceiver, ale je také možné postavit velmi jednoduché vysílače majáku s malým úsilím.

Například jednoduchý maják WSPR lze postavit pomocí Si 570,  nebo Si 5351.  Raspberry Pi lze také použít jako maják WSPR.

Distribuce hustoty WSPR spotů, leden 2014 vs. červenec 2014, s použitím pouze nejvzdálenějšího příjmu na spot.

Přesné hodiny jsou nezbytné jak pro přenos, tak pro dekódování přijímaných signálů.

MH370 

V květnu 2021 navrhl letecký inženýr Richard Godfrey prozkoumat historická data WSPR, aby se dále definovala letová dráha letu Malaysian Airlines MH370 ze dne 8. března 2014, což naznačuje, že existuje "518 jedinečných přenosových cest, které protínají zájmovou oblast kolem Malajsie. Malacký průliv a Indický oceán. S daty WSPR poskytovanými každé dvě minuty a schopností porovnávat se s daty družice každou hodinu je možné detekovat a sledovat MH370 ze dvou nezávislých zdrojů." V listopadu 2021 Godfrey oznámil, že analýza využívající technologii WSPR ukázala, že letadlo létalo v kruzích asi 22 minut v oblasti 150 námořních mil od pobřeží Sumatry , než zmizelo. Později téhož měsíce Godfrey oznámil navrhovanou oblast pátrání s poloměrem 40,0 námořních mil (74,1 km) se středem kolem 33,177° jižní šířky 95,3° východní délky v jižním Indickém oceánu . Toto nové místo bylo identifikováno pomocí rozsáhlé analýzy samostatných datových souborů, včetně dat družice Inmarsat , dat o výkonu Boeingu, dat oceánografických plovoucích úletů trosek a dat sítě WSPR. 

V únoru 2022 Australský úřad pro bezpečnost dopravy a Geoscience Australia potvrdily, že po zveřejnění Godfreyovy zprávy přezkoumávají stará data související s MH370.

WSPR

WSPR (zkratka pro Weak Signal Propagation Reporter) je protokol amatérského rádiového majáku. Je navržen tak, aby fungoval jako neuvěřitelně slabý signální maják, používaný pro zkoumání podmínek amatérského pásma. Využívá 2 minuty dlouhé přenosové časy a poskytuje informace o volací značce, poloze a výkonu. Je k dispozici ve verzích WSJT a WSJT-X.

Frekvence

136 kHz

474,2 kHz

1,8366 MHz

3,5686 MHz

7,0386 MHz

10,1387 MHz

14,0956 MHz

18,1046 MHz

21,0946 MHz

24,9246 MHz

28,1246 MHz

50,2930 MHz (Region 2, 3)

70,0910 MHz (oblast 1)

70,1510 MHz

144,4890 MHz

432,3000 MHz

1,2965 GHz