WSPR

WSPR staat voor 'Weak Signal Propagation Reporter'.  Wordt uitgesproken als 'whisper'.  Dit idee en protocol is bedacht door Joseph Hooton Taylor, nobel prijs winnaar in de fysica. Hij deed samen met Russell Alan Hulse onderzoek naar een nieuw type pulsar, een ontdekking die nieuwe mogelijkheden bood voor onderzoek naar  zwaartekracht.

Joe Taylor, K1JT, de naam waaronder veel op internet te vinden is, heeft onder andere het WSPR protocol bedacht. Dit is een digitale mode waarmee onderzoek gedaan kan worden aan propagatie verschijnselen van radiogolven in de atmosfeer met zeer kleine zendvermogens.

WSPR is een digitale zend-mode. Er wordt een kale draaggolf uitgezonden. Deze draaggolf verspringt tussen 4 verschillende frequenties.
De naam die dit protocol heeft is MFSK-4 (4 frequenties). Het wordt ook wel smallband 4-FSK modulatie genoemd. De draaggolf verspringt met 1.4648 Hz.
De periode duur van één bit is 8192/12000 = 0.682666667 seconden, en de transitie tussen twee tonen wordt 'phase-continuous' gedaan.
De benodigde bandbreedte voor een uitzending is hierdoor erg smal, zo'n 6Hz. Dat is erg efficient.

De volgende gegevens worden uitgezonden:

  • Call sign
  • 4 digit QRA locator
  • Uitgezonden vermogen in dBm

Het totale bericht bestaat uit 50 bits. 28 bits voor de Call sign, 15 bits voor de locator en 7 bits voor de vermogensaanduiding. Er is nog wat ruimte over voor toekomstige uitbreiding, bijvoorbeeld voor tekst berichtjes. Dit is nog niet geimplementeerd

 

Conversie tabel voor vermogen <--> dBm:

dBm Watt
3 0,002
7 0,005
10 0,01
13 0,02
17 0,05
20 0,1
23 0,2
27 0,5
30 1
33 2
37 5
40 10
43 20
47 50
50 100
53 200
57 500
60 1000

In mijn geval zou dat dus zijn:

voor een uitgezonden vermogen van 50 milliWatt.  (7dBm)

Dit zijn 50 bits die uitgezonden moeten worden. Echter wordt er via een wiskundige methode er voor gezorgd dat er een  middeling van 'ruis' plaats vindt, er 'Forward Error Correction' (FEC) aan toegevoegd wordt en er nog een synchronisatie vector aan toegevoegd om te zorgen dat het werkt. Het is geen gesloten protocol, alles is gedocumenteerd en terug te vinden. Een goede beschrijving is hier te vinden.

Uiteindelijk levert dit 162 uit te zenden bits op.  Een uitzending van deze162 bits duurt:

De duur 8192/12000 is gekozen omdat een Pc hier goed mee overweg kan en de lengte van de totale uitzending nog te overzien blijft.

Omdat WSPR 4-FSK modulatie gebruikt hebben we vier toestanden, 00, 01, 10 en 11. Er worden twee bits gezonden per draaggolf wisseling.  WSPR zend data en m ook bericht synchronisatie uit. Het synchronisatie patroon bestaat ook uit 162bit's net zoals de te versturen data.

Elk bericht bit wordt samengevoegd met een synchronisatie bit. Er worden 162 bits uitgezonden met een waarde van 0 tot en met 3.

Verder is de afspraak in het WSPR protocol dat de uitzending start op 1 de eerste seconde in de even minuut. De totale uitzendig duurt bijna 111 seconden. Dus maximaal kun je elke twee minuten een bericht versturen.