FM-DX - RDS en Meteorscatter
(2017-11-25) PE1ITR
In de afgelopen periode heb ik me bezig gehouden met het ontvangen van FM omroepstations via meteorscatter propagatie.
De volgende methode bevalt mij het beste: Ik maak gedurende een paar uur IQ audio opnamen van een stukje radio spectrum. Ik gebruik daarvoor de HackRF SDR.
In mijn geval was dit het frequentiegebied 103 - 107 MHz.
Dit zijn bestanden met een duur van 5 minuten. Dit is al snel 2.3 Gb aan data per bestand.
De opnames worden gestart wanneer de meeste kans bestaat op meteoor reflecties.
Dit is meestal in de vroege ochtend uren wanneer ik nog slaap.
Achteraf worden de opnames bekeken / beluisterd in SDR sharp met File Player plugin.
Deze plugin maakt eerst een spectrum plaatje van de gehele opname. In een oogopslag is dus meteen duidelijk of er iets interessants is ontvangen.
Door in dit plaatje in het spectrum te klikken wordt op die frequentie en vanaf dat tijdstip de opname afgespeeld.
Aan het spectrum is goed te zien wanneer er meteor reflecties hebben plaatsgevonden. Dit verkort de tijd die voor het analyseren van de opnames nodig is aanzienlijk.
Een ander voordeel om het achteraf de opnames te bekijken is dat de reflecties vaak op meerdere frequenties tegelijkertijd heeft plaatsgevonden. Deze reflecties kunnen dan 1 voor 1 worden beluisterd.
Ik vind linrad software voor dit doel ook goed werken. Zeker de file playback functie is erg handig echter ik heb linrad nog niet goed kunnen koppelen met RDS Spy.
De duur van de reflecties is slechts enkele seconden of slechts minder dan een seconde. Dit maakt eenduidige identificatie van het ontvangen station moeilijk.
Een oplossing is om gebruik te maken van de PI code (= Program Identification code) in het RDS (=Radio Data System) datasignaal wat de meeste FM omroepzenders uitzenden.
Ik heb SDR Sharp software ook uitgerust met de MPX plugin. Het MPX signaal uit de decoder wordt in mijn geval met een Virtual Audio Cable aangeboden aan een RDS decoder.
Ik gebruik daarvoor RDS Spy software.
Ik ontvang best wel veel korte reflecties, maar deze zijn vaak te kort of net te zwak om het RDS signaal te kunnen decoderen.
Ik heb deze pagina gemaakt om te beschrijven waar de grenzen liggen voor een succesvolle PI code detectie.
Fig 1: Plaatje van het spectrum. Binnen de groene circel een meteor reflectie op 105.4MHz van de zender Madrid/Torrespana.
Deze reflectie gaf als PI code E239. Dit een audio opname.
Ik gebruik deze reflectie als voorbeeld voor het verhaal op deze webpagina.
Radio Data System
RDS is een psk gemoduleerde subcarrier op 57kHz in het multiplex signaal waarmee de FM zender wordt gemoduleerd.
De datarate is 1187.5 bit/s. De data wordt uitgezonden is Groups van 104 bits. Elke Group bestaat uit 4 Blocks van 26 bits.
Group bestaat uit 4 Blocks 26 bits. Een Block bevat 16 bits informatie en een overhead van 10 bits voor error correctie.
In het eerste Block van de rij van 4 blocks zit de PI code.
Uitgaande van de datarate van 1187.5 bit/s komt de PI-code dus 11,4x per seconde voorbij. (1187,5 / 104 = 11,418.. )
De tijd die nodig is om 1 block uit te zenden is 21,89 milliseconden. ( 1 / 1187,5 * 26 * 1000 = 21,89 mS)
In die 21.89 mS zit de PI code en dan is er weer 65,68 mS andere data in block 2 tm 4.
Dit is prima voor meteorscatter zou je kunnen concluderen. Echter we hebben ook te maken met block en group synchronisatie.
De RDS decoder moet ook bepalen wanneer de groups en blocks starten.
De meeste RDS decoders doen dit aan de hand van de PI code omdat deze herhaalt voorkomt.
Stel dat er minimaal 3 groups nodig zijn voor synchronisatie dan heb je zeker 262 mS nodig voordat de eerste decode kan plaatsvinden.
In de RDS specificatie lees ik in de beschrijving dat men uitgaat van 50 groups en dat zou betekenen dat een gemiddelde RDS decoder pas na 4.3 seconde de gegevens gaat weergeven.
Gelukkig werkt RDS Spy wat sneller.. In de praktijk merk ik dat 1 seconde signaal nodig is om succesvol de PI code te kunnen decoderen.
Hierbij opgegemerkt dat de signaalsterkte van een meteor reflectie niet constant is.
Ik heb het gevoel dat de decode van dit signaal net op de grens ligt. In het plaatje hieronder een weergave van het verloop van de signaalsterkte in de tijd.
Deze reflectie duurt 1.013 seconde. Die piek is 24 db boven de ruis. Ik heb nog niet bekeken hoe sterk het signaal moet zijn om te kunnen worden gedecodeerd, maar je kunt ervan uitgaan dat voor RDS een redelijke signaalsterkte nodig is.
Dus concluderend ga ik ervanuit dat ongeveer 0.5 seconde nodig is voor een geslaagde pi decode.
Fig 2: 1.013 seconde - piek 24 db boven de ruis
Fig 3: RDS spy geeft aan 28 groups te hebben gezien. Echter twee groups bevatten gedocodeerde data en slechts 1 group de PI code.
Fig 4: Dit is een plaatje van de zender zender Madrid/Torrespana op streetview.
Fig 5: Dit is de antenne die ik gebruik. De antenne laag opstellen om de locale zenders zoveel mogelijk te onderdrukken. MS reflecties komen vanaf ongeveer 100km hoogte in een hoek van 4 - 10 graden binnen.
Langere reflecties
Dit is een wat langere reflectie van de zender Akfadou (Algerije) op 105.4 MHz van 3 seconden.
Fig 3: RDS spy geeft aan 119 groups te hebben gezien. De PI code is 15 keer gedecodeerd
Fig 4: Dit is een plaatje van de zender Akfadou op streetview.
Lees hier verder.
HOME | Go Back