Weak Signal Propagation Reporter

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Wechseln zu: Navigation, Suche
WSPR-Signal: „DL1XYZ JN34 37“[A 1]
(Dauer: 1:51 min)

Weak Signal Propagation Reporter (WSPR, engl. Aussprache whisper[1] für „Flüstern“) ist die Bezeichnung eines automatischen Datenübertragungsverfahrens, das sichere Übermittlung auch noch bei sehr stark gestörtem Übertragungskanal ermöglicht (z. B. sehr schwaches Nutzsignal gestört durch thermisches Rauschen)[2]. Es wird vor allem im Amateurfunkdienst[3], aber auch teilweise kommerziell[4] genutzt.

Verwendung[Bearbeiten]

Kurzwellensignale können oft weltweit übermittelt werden, weil die oberen Schichten der Ionosphäre für Frequenzen unterhalb etwa 9 MHz bei jedem Einfallswinkel reflektierend wirken. Die nutzbare Frequenz kann bei flacherem Strahlungswinkel und geeigneter Sonnenaktivität bis etwa 50 MHz steigen, ist jedoch kaum vorhersagbar. Deshalb wird zur laufenden Ermittlung der Ausbreitungsbedingungen auf Kurzwelle die Empfangsqualität entfernter Bakensender aufgezeichnet. Neben den bereits länger verwendeten Baken, die in Morsetelegrafie senden, gibt es weitere Systeme. Ein besonders gut für das Studium von Ausbreitungsbedingungen geeignetes Verfahren ist WSPR, wegen der geringen Bandbreite ist es jedoch anfällig für Dopplerverschiebung. Die Signale dieser leistungsschwachen Baken können bis zu 32 dB unter den Störsignalen liegen (d. h. die Leistung des Nutzsignals ist mehr als 1000 mal kleiner als die der Störsignale, bezogen auf eine NF-Bandbreite von 2500 Hz), weshalb nur spezielle, schmalbandige Empfangsverfahren die Signale dekodieren können.

Beschreibung[Bearbeiten]

Dieses Verfahren wurde 2008 von dem Funkamateur und Nobelpreisträger für Physik Professor Joseph Hooton Taylor Jr. (K1JT) als Teil der WSJT-Protokollgruppe entwickelt. Aussendung und Empfang der Signale erfolgt über einen an die Soundkarte angeschlossenen Sende-Empfänger für Einseitenbandmodulation. Das WSPR-Verfahren verwendet Frequenzumtastung mit vier Symbolfrequenzen (4-FSK) und eine Vorwärtsfehlerkorrektur. Die Uhren von Sender und Empfänger müssen auf wenige Sekunden genau synchronisiert sein. Die Aussendungen erfolgen über Intervalle von 2 Minuten Dauer, die jeweils zu geradzahligen Minuten beginnen (z. B. von xx:04 Uhr bis xx:06 Uhr usw.)

Das WSPR-Signal hat eine sehr geringe Bandbreite (5,9 Hz). Es benötigt damit etwa nur 0,1 % der Bandbreite eines AM-Rundfunksignals. In der von der WSPR-Software unterstützten Empfangsbandbreite von lediglich 200 Hz können mehrere Signale gleichzeitig empfangen und dekodiert werden.

WSPR erfreut sich im Amateurfunkdienst weltweit einer steigenden Beliebtheit für Bakenaussendungen vor allem auf Kurzwelle auf den Amateurfunkbändern von 1606-Meter und auf den langwellig für Funkamateure nutzbaren Frequenzen des 630-Meter und 2,2-Kilometer-Bands. Auch terrestrische Reichweitentests im VHF/UHF-Bereich (144 / 430 MHz) werden durchgeführt.

Software[Bearbeiten]

WSPR[Bearbeiten]

Weak Signal Propagation Reporter
Maintainer Joseph Hooton Taylor Jr. (K1JT)
Erscheinungsjahr 2008
Aktuelle Version 2.0
Aktuelle Vorabversion 2.12 r3617
Betriebssystem Windows, Linux, OS X
Kategorie Amateurfunksoftware, Kommunikationsprotokoll
Lizenz GNU General Public License
http://physics.princeton.edu/pulsar/K1JT/wspr.html

Taylor stellte mit der Vorstellung des Verfahrens auch eine entsprechende Software WSPR für PC mit Soundkarte als freie Software unter der GNU General Public License zur Verfügung. Die Software unterstützt das automatische Hochladen dekodierter WSPR-Signale auf die Website WSPRnet.org, die für jedermann zugänglich ist. Dort werden die empfangenen Informationen gespeichert und ausgewertet. Z. B. erfolgt die Darstellung von Sende- und Empfangsorten auf einer Weltkarte, was bei klassischen Ausbreitungsbaken nicht der Fall ist.

Seit November 2009 ist WSPR Version 2.0 erhältlich. Die Version 2.0 von WSPR beinhaltet eine Erweiterung der Software zur Steuerung gängiger Amateurfunkgeräte über die CAT-Schnittstelle (serielle bzw. via USB emulierte Schnittstelle zur Steuerung der Funkgeräte). Weiterhin wurde das WSPR-Protokoll modifiziert, um nun auch Rufzeichen mit Präfix zum Beispiel DL/ und Suffixerweiterungen /p und auch volle QTH-Locator (Standortkennungen) zu übertragen. Die Website WSPRnet.org mit der dort integrierten Datenbank unterstützt alle durchgeführten Erweiterungen der Version 2.0 von WSPR.

WSPR-X[Bearbeiten]

WSPR-X
Maintainer Joseph Hooton Taylor Jr. (K1JT)
Erscheinungsjahr 2013
Aktuelle Version 0.8 r3058
Betriebssystem Windows, Linux OS X
Kategorie Amateurfunksoftware, Kommunikationsprotokoll
Lizenz GNU General Public License
http://physics.princeton.edu/pulsar/K1JT/wspr.html

Seit Januar 2013 existiert eine neue Softwarevariante, WSPR-X, welche neben dem bisherigen 2-Minuten Modus die Baken-Aussendungen im 15 Minuten Intervall ermöglicht. (z. B. von xx:00 Uhr bis xx:15 Uhr usw.)[5] Im Vergleich zum 2-Minuten Modus wird eine 9 dB höhere Empfindlichkeit erreicht. Zweck dieses neuen Modus ist vor allem die Erleichterung des WSPR-Betriebs auf Lang- und Mittelwelle, da der Tonabstand von nur 0,183 Hz kleiner ist als die Doppler-Verschiebung, die auf Kurzwelle typischerweise auftritt.

Alternative WSPR-Empfangssoftware für LINUX/Banana Pi[Bearbeiten]

k9an-wsprd
Maintainer Steven Franke (K9AN)[6]
Kategorie Amateurfunksoftware, Kommunikationsprotokoll
Lizenz GNU General Public License
//github.com/k9an/wsprcan/

Neben der Originalsoftware gibt es auch eine Software von Steven Franke (K9AN), bei der der Decoder in der Programmiersprache C geschrieben wurde[7]. Diese Software läuft auch auf Rechnern kleinerer Leistung wie dem Raspberry Pi oder Banana Pi.

Der Dekoder kann mit einer graphischen Benutzeroberfläche unter X Window System[8] oder über Shell betrieben werden.[9]

Hardware[Bearbeiten]

Raspberry Pi als WSPR-Sender

Üblicherweise besteht eine WSPR-Station aus einem Computer und einem Transceiver. Es ist jedoch ebenso möglich, mit einfachen Mitteln Baken selbst zu bauen[10][11] oder spezielle Bakensender-Bausätze wie zum Beispiel von QRP Labs zu verwenden.

Für dem Empfang reicht auch ein einfacher Direktmischempfänger mit einem Schwingquarz als Eingangsfilter.[12]

Literatur[Bearbeiten]

  •  Joe Taylor, K1JT und Bruce Walker, W1BW: WSPRing around the world. In: QST. Nr. November, 2010, ISSN 0033-4812, S. 30–32.
  •  Eike Barthels, DM3ML: Wellenflüstern mit WSPR. In: Funkamateur. Nr. 3, 2009, ISSN 0016-2833, S. 258.

Weblinks[Bearbeiten]

Anmerkungen[Bearbeiten]

  1. Amateurfunkrufzeichen, Locator-Großfeld, Sendeleistung (dBm)

Einzelnachweis[Bearbeiten]

  1. Joseph Hooton Taylor Jr. (K1JT): Weak Signal Communication Software. In: WSJT Home Page. Abgerufen am 14. April 2013 (englisch).
  2. Urs Mansmann: Jenseits der Rauschgrenze - Computereinsatz im Amateurfunk in c´t 21/08
  3. WSPRnet Weak Signal Propagation Reporter Network. Abgerufen am 3. April 2015.
  4. Mark Jessop: A Radio Relay System for Remote Sensors in the Antarctic. University of Adelaide, 7. Oktober 2010, abgerufen am 3. April 2015 (PDF; 4,4 MB, englisch).
  5. Joseph Hooton Taylor Jr. (K1JT): WSPR-X User’s Guide. 16. Januar 2013, abgerufen am 18. Februar 2013 (PDF; 830 kB, englisch).
  6.  K9AN in der Datenbank der Federal Communications Commission (FCC)
  7. wspr decoder ported to C, Steve K9AN
  8. WSPR RX für LINUX - WSPR Empfänger mit komfortabler Benutzeroberfläche
  9. WSPR RX mit dem Banana PI WSPR Empfänger mit dem Banana PI als vollautomatische Konsolenlösung
  10. WSPR Beacon with Si570 and Atmel AVR
  11. WSPR Beacon with Raspberry Pi
  12. The Radio Whisperer, George R. Steber, Nuts & Volts Magazine, Januar 201