Nowa wersja aplikacji WSJT-X autorstwa K1JT, oznaczona numerem 2.3, przynosi ze sobą nową emisję: FST4.
W pewnym względzie jest ona podobna do FT8: zajmuje podobną szerokość pasma, też jest to FSK z pojedynczą nośną (GFSK-4), też mieści się w periodzie 15 sekund.
Za pomocą WSJT-X wygenerowałem dwa pliki wav: zawierający transmisję FT8 (12,5 sekundy, jak widać), oraz FST4 (tylko 9,5 sekundy (!), co przy 15-sekundowym periodzie zostawia całkiem “ludzkie” pięć i pół sekundy na reakcję). Góra FT8, dół FST4:
Stanwisko testowe
Z góry uprzedzam – nie jest to w żadnym względzie test laboratoryjny, a raczej chęć szybkiego porównania starego i znanego z nowym i … no właśnie, czy lepszym?
W Gnuradio 3.8 przygotowałem następujący flowgraph:
Działanie jest proste, żeby nie powiedzieć banalne. Od lewej do prawej patrząc: odtwarzamy przygotowany uprzednio plik .wav, mnożymy każdy sampel przez względnie niewielką stałą (czyli “ściszamy”, lub zmniejszamy amplitudę), a następnie dodajemy szum losowy o amplitudzie 0,4, po czym wypuszczamy na wyjście audio, na którym nasłuchuje WSJT-X.
O synchronizację czasową odtwarzania “zaszumionego” i “przyciszonego” pliku wav dba bardzo prosty (a nawet trochę prostacki) skrypt linuksowej powłoki:
while [ 1 ]; do if [ date +%S == "29" ] || [ date +%S == "14" ] || [ date +%S == "44" ] || [ date +%S == "59" ]; then ./ft8_vs_fst4.py; break; fi; sleep 0.05; done
Który startuje cały ten flowgraph sekundę przed każdą pełną ćwiartką minuty… czyli na początku każdego 15-sekundowego periodu.
Wynik
Na pierwszy ogień idzie nówka, czyli FST4. Odtwarzam nagranie w kółko, stopniowo zwiększając amplitudę o 0,001, aż w końcu, przy wartości 0,041 moim oczom ukazuje się zdekodowany komunikat:
Przy w/w parametrach, sygnał na wodospadzie jest praktycznie niewidoczny:
Sprawdźmy więc, jak do tego wyniku podchodzi wyzwany na pojedynek staruszek, FT8. Podkręcam amplitudę do 0,05; następnie do 0,055 – sygnał na wodospadzie to już prawdziwy booming, ale okienko ze zdekodowanymi wiadomościami wciąż puste.
Dopiero przy wartościach 0,059 i 0,060 moim oczom ukazały się zdekodowane sygnały FT8:
Ciekawą różnicą jest to, że przy FST4, WSJT-X wyświetla zdekodowane komunikaty natychmiast po ich zakończeniu, czyli około dziesiątej sekundy periodu, zostawiając operatorowi trochę czasu na decyzję. Przy tak słabych sygnałach FT8, są one dekodowane dopiero w okolicy 14-15 sekundy periodu. I żeby nie było, pod maską laptopa mam i7-4702MQ a nie Pentium III 😉
Wnioski
Podstawowy wniosek? FST4 jest lepsze. Jest szybsze, dekoduje się przy znacznie słabszym sygnale.
Oczywiście moja mała symulacja może nie mieć zbyt wielkiego przełożenia na rzeczywistość, ale w teorii, FST4 pozwala na zdekodowanie komunikatu nadanego z mocą o ok. 30% mniejszą niż wymagana do FT8.
Różnica między 100 W a 70 W (albo 10 W i 7 W, albo 1 W / 700 mW…) to ~1,5 dB. Mało? Dużo? Myślę że wystarczająco, żeby skompletować QSO, gdzie na FT8 brakło 0,5 dB. 🙂
Sprostowanie poranne (do wieczornych wypocin): wartością zmienianą jest tutaj oczywiście amplituda, a nie moc sygnału. Pamiętając, że moc sygnału sinusoidalnego jest proporcjonalna do kwadratu napięcia, zmiana amplitudy o 30% (z 0,059 na 0,041) odpowiada dwukrotnej redukcji w mocy: 20*log(0.059/0.041) = ~3.16 dB. Czyli odpowiednik zejścia z 100W na 50W w nadajniku 🙂
Jeśli ktoś chce samodzielnie skrytykować zweryfikować ten eksperyment, to użyte pliki wav (można oczywiście wygenerować swoje), flowgraph do Gnuradio w wersji 3.8 i skrypt do uruchamiania flowgraphu “w samą porę” umieściłem w repozytorium na moim githubie: https://github.com/olgierd/ft8_vs_fst4. WSJT-X w wersji 2.3 można już normalnie pobrać ze strony K1JT: https://physics.princeton.edu/pulsar/K1JT/wsjtx.html
Olgierd SQ3SWF