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lunedì 12 aprile 2021

WSPR

Mi ha recentemente incuriosito il sistema di trasmissione/ricezione WSPR, acronimo di Weak Signal Propagation Report, che i più pronunciano "whisper", sussurro, proprio per le potenze irrisorie utilizzate e per il "suono" caratteristico. E' un sistema digitale, ideato da John Taylor K1JT nel 2008, fisico e Premio Nobel, molto noto nella comunità dei radioamatori per il vasto contributo nella messa a punto di sistemi di trasmissione e ricezione digitali (JT65, JT9, FT8, FT4, etc.).

Questo sistema di trasmissione utilizza una modulazione digitale 4-FSK, le cui caratteristiche - semplificate - sono mostrate qui sotto:

Ci sono porzioni specifiche su tutte le bande dei radioamatori universalmente dedicate a questo tipo di traffico, come sintetizzato qui sotto: 

Le potenze irradiate sono irrisorie, non più di 5W (37dB), i segnali vengono ricevuti senza difficoltà a distanze incredibili. Non si tratta di effettuare un QSO: nell'arco temporale di 10 minuti, 2 minuti sono deputati alla trasmissione, 8 minuti alla ricezione. Come si legge nella tabella più sopra, la larghezza di banda del segnale è appena di 6Hz e può essere ricevuto fino a -29dB di SNR su 2500 Hz di banda di riferimento.

La foto qui sotto mostra una parte della finestra del programma WSJT-X, dove si vedono i deboli segnali, larghi appunto 6Hz e la larghezza della banda di riferimento (segnalato dalla riga verde tra i numeri 1400 e 1600). 

Dopo un periodo di tempo di solo ascolto mi sono deciso a buttarmi nella mischia ed a dedicare un'antenna, una radio e la scheda sonora del mio PC, ed a diffondere il mio segnale. Setup:

  • Software: WSJT-X
  • RTX: Kenwood TS-570D
  • PWR: 5W
  • Converitore logico USB-RS232 Digicom
  • Interfaccia: Nomic RigBlaster
  • Ant: EndFed di circa 50 metri con Un-Un 9:1 (parte dal balcone di casa al 4° piano e va verso il colmo di un muro di circa 6 metri, direzione 170°, praticamente Sud)
La scelta di questo setup non è casuale. Il Kenwood TS-570D è da tempo utilizzato per i modi digitali, quindi ho interfaccia e cavi di connessione già collaudati; la radio è in grado di trasmettere con una potenza minima di 5W che ho controllato con Wattmetro ed è esatta. La EndFed è l'unica antenna che riesco ad accordare facilmente sulla banda che ho deciso di utilizzare, i 30 metri; inoltre mi mantengo libera la Create 730v ed altre radio, per continuare l'attività di radioamatore in SSB e CW nelle altre bande.

Il programma WSJT-X, come anche altri programmi dedicati a questa attività di WSPR, è in grado di inviare i dati da me ricevuti a dei concentratori presenti sulla rete Internet, che vengono raccolti a formare un corpus visibile ed interrogabile. Tante altre stazioni nel mondo effettuano attività simili, sui 30 metri come su altre bande, e molte di loro inviano i segnali ricevuti, attraverso la rete Internet. Sicché io posso controllare sulla Rete chi ha ricevuto i miei segnali, oltre che controllare i segnali che ho ricevuto (che posso fare anche interrogando il log di stazione che automaticamente archivia tutti i segnali captati).

I risultati non hanno tardato ad arrivare... da una settimana raccolgo in un mio database personale tutti i segnali che ho ricevuto e tutti miei segnali che hanno ricevuto gli altri, ed il corpus di dati è impressionante! Una tal mole di dati si presta a tutta una serie di interrogazioni e di analisi, che solo il tempo e la fantasia possono circoscrivere.

Per intanto ho appurato che i miei segnali, trasmessi H24 7 giorni su 7, a 10.138700 kHz, vengono regolarmente ricevuti da Roger Jamieson ZL1AMI a Turanga, New Zealand che dista ben 18793 Km; dal centro di ricerche antartiche "Neumayer III" DP0GVN a Dronning Maud Land, Antartide; da TF4X a Otradalur, West Fjords, Islanda; da tante stazioni australiane, statunitensi (anche Alaska e Hawaii), Sud Africane...

Insomma: a dispetto delle centinaia e centinaia di Watt che molti radioamatori usano per effettuare i loro collegamenti in SSB, a dispetto delle decine e decine di watt usati per collegamenti in CW, delle poche decine di Watt per collegamenti in digitale (FT8, FT4, etc.) in questa modalità WSPR è possibile farsi ascoltare con pochissimi watt praticamente in tutto il mondo. Al momento sto sperimentando (per i motivi sopraddetti) la sola banda dei 30 metri. Chissà che il futuro non porti novità...

Ci sono almeno due concentratori che possono essere interrogati via Internet. Uno è wsprd.vk7jj.com/ gestito da tale Phil Barnard VK7JJ, un australiano di Tasmania che ha messo su un sistema decisamente funzionale. L'altro, forse più conosciuto, è wsprnet.org/, altrettanto semplice e funzionale; entrambi mostrano su mappe le stazioni che hanno ricevuto i segnali e/o quelle che sono state ricevute; e altro.

Cosa serve per mettersi all'ascolto? Un ricevitore che non abbia deriva in frequenza, un programma adatto allo scopo. Io ho usato sia WSPR 2.0 che WSJT-X; il primo è specifico per il solo modo WSPR, il secondo permette di decodificare molti più sistemi; e siccome già lo usavo per JT65, FT8 ed FT4, ho continuato ad utilizzarlo con profitto. Occorre che data e ora del proprio computer siano perfettamente sincronizzati con UTC (io uso Net Time).
Cosa si ascolta ad orecchio? Se si è fortunati un segnale simile a questo:


E se si è meno fortunati non si ascolta nulla, ma non significa che la scheda sonora del PC non senta e non decodifichi! Che cosa si legge nella finestra del programma? beh, abbastanza poco, come si vede qui sotto:

A fronte delle informazioni irradiate (nominativo di stazione, locatore geografico, potenza di emissione utilizzata), le informazioni a video sono molto poche: ora UTC del segnale ricevuto, forza del segnale ricevuto espressa in dB su SNR, l'eventuale scostamento dell'orologio del PC rispetto al Tempo Universale Coordinato o UTC, il nominativo del radioamatore ricevuto (su altre bande si ricevono anche i palloni sonda), la sua posizione geografica, la potenza dichiarata, la distanza tra chi riceve e chi trasmette in Km. Alcuni dati sono ovviamente elaborazioni del programma; la distanza è calcolata a partire dal locatore captato, avendo avuto l'accortezza di istruire il programma con il proprio locatore. Basta dunque collegare l'audio del ricevitore all'ingresso della scheda sonora del computer, settare uno dei programmi citati con almeno il proprio locatore (i radioamatori metteranno il proprio nominativo, gli SWL la propria sigla distintiva) e il gioco è fatto. Se poi si usa l'accortezza di settare anche quei parametri che permettono la ritrasmissione in Rete di ciò che si è ricevuto, si potranno interrogare i concentratori sopra segnalati per sapere chi ha lanciato il segnale ricevuto, magari visualizzandolo su una mappa.

Per trasmettere ovviamente ci vuole qualche accortezza in più, ma i radioamatori che mi leggono sapranno sicuramente cosa e come fare, specie se usano già altri sistemi di trasmissione digitale. In ogni caso i programmi segnalati hanno delle istruzioni e la rete Internet è prodiga di istruzioni e suggerimenti. Un buon punto di partenza è it.wikipedia.org/wiki/WSPR che riporta diversi siti dove raccogliere altre informazioni e suggerimenti. Si veda anche www.cisar.it.

Ed ora un po' di immagini... 


Questo grafico è ottenuto estrapolando dei dati raccolti su foglio Excel. Si tratta della ricezione dei miei segnali da parte della stazione TF4X in Islanda tre le 05:12 UTC dell'8 marzo e le 11:42 UTC del 10 marzo scorsi.

Questo grafico mostra la ricezione dei miei segnali da parte di DP0GVN, tra le 00:12 UTC dell'8 marzo e le 18:44 del 9 marzo scorsi. Si tratta della stazione scientifica Neumayer III a Dronning Maud Land, Antartide.

 

Questa è una mappa estrapolata da WSPRNet.org; sono indicate le varie stazioni di radioamatore che mi hanno ascoltato. Si notino le stazioni in Hawaii ed Alska. Immagine catturata alle 10:30 UTC circa, mostra gli ascolti delle ultime 6 ore.


Qui sopra le mappe costruite da WSPRD.org più o meno nello stesso arco temporale.

Se qualcuno vuole placare la sua sete di curiosità e vedere alcuni file di Excel dal corpus di dati raccolti, ecco qui quelli relativi alle stazioni che mi hanno ascoltato (il nome del file è composto da data in formato 'anno/mese/giorno' - ora UTC ultimo rilievo):

E qui sotto quelli relativi alle stazioni ricevute:

 

2 commenti:

  1. Caro Angelo ma si è bellissimo scoprire quei segnalini cosi piccoli che arrivano cosi lontano.. non ho ancora capito ma le stazioni tipo DP0GVN sono siduramtne accese 24h ma sono anche multibanda perchè io ricordo di averlo gia collegato anche in ft8 poi saranno in posti spedurti e quindi privi di qrm il che è fondamentale . Vorrei mettere su un sistema con un PI collegato al mio FDM DUO dove posso uscire anche con 100mW settabili con step da 0,1 ! che dici se no hai gia provato mi daresti una mano ? hihi SOno incazzed perchè non riesco piu a ricevere... come ben sai . mistero.. proverò quanto suggerito ciao NAF

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  2. Si, Maurizio, DP0GVN è in gradi di ricevere contemporaneamente la porzione dedicata a WSPR di ogni banda, dai 160 ai 6 metri, e scarica costantemente i dati su WSPRNet; il sistema è basato su tre sistemai SDR tipo RedPitaya, controllati da elaboratori BananaPi e RaspberryPi. Un RedPitay è dedicato unicamente al traffico FT8, che svolge in modo del tutto automatico (per noi sarebbe la morte del traffico radioamatoriale, ma quella è una stazione scientifica e di ricerca...). Vedi https://www.qrz.com/db/DP0GVN: oltre a quanto scritto sopra, viene detto anche del complesso sistema di antenne. Nulla di quanto descritto è alla mia portata... Ovviamente sono a disposizione. Ciao!

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