jueves, 21 de febrero de 2019

Transceptor de señales débiles, bit a bit [Parte 2]

En realidad, y como aclaré al comienzo, la historia contada en ésta serie de entradas no transcurrió en la misma linea de tiempo que la estoy contando; en mi caso el paso de instalar una baliza WSPR fue el primero, y el experimento consistió en ver si podría lograrse con solo una placa RBPi y ... ¡nada mas! (spoiler: ¡si, se puede!).
He realizado algunas entradas por fuera de ésta serie comentando algunos detalles de la implementación técnica de la baliza, el cual se hace con el programa wspr del paquete WsprryPi [link], el cual deriva de una larga trayectoria de programas que exploran la capacidad de una RBPi de generar RF directamente desde sus puertos GPIO mediante la reprogramación de su timer, y lo logra en una sorprendente gama de frecuencias que llega hasta el espectro de VHF lejano. 
Cuando se lo activa se obtiene  una señal de RF que puede entregar apróximadamente 10 mW de potencia desde el pin GPIO04 del GPIO. Inicialmente no pensé que fuera posible, pero luego lo medí rudimentariamente (¡no tengo un miliWattimetro!) con una carga fantasma, y si, entrega incluso un poco mas que eso en condiciones ideales. Alimentado por una sana incredulidad hice algunas cuentas.
Lo que sale del pin GPIO04 (sin carga) es una onda cuadrada de 3.3Vpk-pk. Quiere decir que la tensión RMS será Vrms=(Vpk-pk/2) * 0.707 o sea 1.16V. La potencia Pmax=(Vrms^2)/RL y con R=50 ohms eso es 0.026 W (26 mW), si era mas que 10 mW después de todo.... En realidad la potencia es menor, porque al cargar al pin la tensión no es 3.3Vpp y por otra parte cualquier proceso de filtrado introduce algo de pérdida, estimando ambos factores en -3 dB dá... para sorpresa de nadie.... 0.013W (13 mW).
Podemos, para una prueba cruda y algo arriesgada para la integridad de la placa, conectar directamente ese pin a una antena y estar en el aire. Hacer eso es una mala idea por un número importante de razones, entre ellas la posibilidad de dañar la placa por estáticos, la nula protección contra cortocircuitos y sobrecargas y la rica (e indeseable) producción de armónicos que tiene una señal cuadrada como la presente a la salida. Hay que tener en cuenta que muchas (¡muchas!) antenas están en cortocircuito para la tensión continua, eso es mortal para la placa si no hay al menos un capacitor en serie que la proteja.
Se puede hacer una prueba corta, pero muy corta, directamente conectando a la antena. Pero hay que mas o menos rápidamente tomar medidas. Los modos de baja señal son increibles, pues una señal tan débil como 10 mW puede efectivamente llegar muy lejos, y si está mal formada causar problemas muy lejos también.
Un filtro pasa bajos es una medida aconsejable (para aislar y reducir contenido de armónicos) y algo de potencia adicional (10 a 100 mW) con algo de amplificación.
Inicialmente probé con un filtro Pi casero, aislación eléctrica mínima con la antena  y solo 10 mW de potencia. ¡El resultado fue fantástico! en forma marginal la señal era tomada en distancias de hasta 5000 Km (repito ... ¡10 mW!). Lo que me animó a dar el siguiente paso y apelar a la placa QRPi ofrecida por el TAPR [link], la que contiene un filtrado bastante exhaustivo y un amplificador de +10 dB. Esta placa está especialmente diseñada para entrar en el gabinete de la RBPi, provee un buen  filtrado de entrada y salida además de los +10 dB de ganancia; pero comodidad (eufemismo por vagancia) de construcción aparte es perfectamente reproducible con esfuerzo modesto en cualquier taller pues ninguno de sus componentes es crítico.
El resultado fue inmediato y sorprendente, la baliza con ella pasa a ser reportado de ocasionalmente a  rutinariamente en distancias de 5000 Km y habitualmente a distancias entre 8 y 13 mil Km. No es milagro, WSPR puede operar con márgenes de relación señal-ruido de hasta -30 dB, por lo que tiene una ventaja de +40 dB sobre una señal de fonía y +15 dB sobre una de telegrafía. En las mismas condiciones que la baliza es reportada en -30 dB necesitaría transmitir en CW con al menos potencias QRP (3-5W) para ser escuchado en el borde mismo del circuito de comunicación. WSPR logra ese milagro en base al método de codificación empleado y al tiempo de emisión de cada mensaje. Para instalar WsprryPi el proceso es simple.

#!/bin/sh
sudo apt-get install git
git clone https://github.com/JamesP6000/WsprryPi.git
cd WsprryPi
make
#  Install to /usr/local/bin:
sudo make install
exit 0

Para implementar la baliza se necesita algo mas que simplemente lanzar el programa, el cual tendrá una forma

wspr -r -s  LU7DID GF05 20 20m 0 0 0 0

En este caso configurado con mi licencia, mi QTH locator, la potencia que uso [20 dBm=100 mW] y la banda (20m), los cuatro "0" luego de 20m indican que si bien el beacon funciona permanentemente salte 4 "ventanas" sin emitir, o sea que emita una vez cada 10 minutos. Eso es un buen equilibrio entre la calidad del reporte, el uso juicioso del espectro radioeléctrico limitado y preservar la placa en el largo plazo (puede aumentar su temperatura en hasta 3 °C en cada emisión). Como he compartido en entradas anteriores si el objetivo es tener algo ejecutando permanentemente hay que darle un marco que permita su control,  supervisión y gestión.
Para eso es mas conveniente hacer un script de lanzamiento en bash, que de acuerdo a los argumentos que se le den permita lanzar, detener, bloquear, liberar o conocer el estado de ejecución de la baliza, por ahora solo de transmisión; hacerlo de ésta forma es no solo cómodo sino que permite automatizar el lanzamiento del script, el script en mi caso se llama whisper y puede obtenerse una copia del mismo [link]. Para correrlo se ejecuta con la instrucción:

/home/pi/whisper/whisper start

Dado que el script es re-entrante en realidad lo ejecuto una vez por minuto con crontab, si ya está corriendo simplemente termina dejando un registro en el log del intento y si por alguna razón no está corriendo (¿reboot reciente? ¿problema de ejecución? ¿detención manual?) lo reinicia.
La función de lock/reset está implementada, justamente,  como un apoyo a la operación regular del baliza, pues si apagamos la baliza para hacer una prueba el crontab que así está programado intentará cada minuto y lo lanzaría de vuelta, el lock hace que si eso ocurre la baliza no arranque hasta que se dé el reset.

/home/pi/whisper/whisper stop (para detener el beacon)
/home/pi/whisper/whisper lock (para detenerlo y establecer un "lock").
/home/pi/whisper/whisper reset (para eliminar el "lock" y dejar que pueda ser lanzado)

El script es, por lo tanto,  "re-entrante" y "re-usable" condición que permite que a pesar que esté corriendo permanentemente, su lógica es tal que cuando comienza revisa si ya está corriendo el programa principal, y si lo está termina, y si no lo está queda ejecutando. Debido a ésta forma de funcionar  cuando el sistema arranca, bastará que transcurra un minuto para que lance la baliza a funcionar. Y lo repetirá cada minuto luego, solo para detectar que ya está funcionando y terminar. La información que el script va registrando en términos de temperatura, tensión, estado del disco (tarjeta SD en realidad), uso de CPU y condición de "throttling" (restricción de la velocidad de la CPU) es muy útil para gestionar un dispositivo que está funcionando no atendido durante 24 horas.
En el estado actual el script no hace nada con esa información otra que registrarlo, pero no sería descabellado con modificaciones simples que tome acciones de gestión. Por ejemplo si sube la temperatura espaciar las transmisiones o directamente apagar el transmisor, si la tensión no es estable lo mismo o incluso apagar la placa (sudo shutdown -h now); no es muy extenso de desarrollar y permite mucha experimentación.
En la gestión diaria he encontrado útil introducir un reboot diario, usualmente en horas de la madrugada que no hay gran propagación de todas formas para que "limpie" los procesos que se estuvieran ejecutando, borre los espacios temporarios y otras actividades de "limpieza" de la placa que ocurren automáticamente al hacer reboot.
El alcance de la baliza es sorprendente, los reportes que se hacen de el en WSPRNet siempre contienen alguna sorpresa. La siguiente es una mañana típica incluye muchas estaciones de Europa, Norteamérica y de tanto algunas francamente exóticas de Africa, Asia u Oceanía.
¡Realmente da alegría y orgullo lograr semejantes distancias con tan pocos recursos!

martes, 19 de febrero de 2019

ARRL DX Pronóstico vs. Realidad

Y pasó el ARRL DX International de CW 2019. Entretenido a pesar que las condiciones no estuvieron tan buenas. Justamente quería compartir una análisis entre lo que fue el pronóstico del concurso (basado en WSPR) y la realidad, al menos la realidad vista desde mi estación.
El método de abordar númericamente el pronóstico, ensayado ya muchas veces en función de información extraida de los DX Clusters o directamente el Reverse Beacon Network sienta sus bases en métodos de matemáticas aplicadas (estadísticas), en particular una rama llamada estadística inferencial. La estadística tiene sus raices en el estudio de las matemáticas y se hunde en la noche de los tiempos, casi tan lejos como hay evidencia de saber matemático. Pero no fue sino hasta la edad moderna con Descartes, Laplace y Fermat que las estadísticas adquirió un cuerpo formal. A comienzos del siglo XX el trabajo de matemáticos brillantes, pero en particular de Pearson y Fischer, dio los fundamentos en los cuales es posible mediante el estudio de una población en el pasado inferir su comportamiento en el futuro. Todo esto viene a cuento porque es muy común que se menosprecie a las estadísticas como instrumento, lamentablemente con no poca frecuencia las estadísticas son utilizadas (en ocasiones por ignorancia, en otras por simple mala fé) para demostrar cualquier cosa. Sin embargo, cuando se las usa profesionalmente no hay tanto margen a la chantada, así como hay predicciones también hay instrumentos para estimar su validez (que usualmente son omitidos), con lo que uno puede estimar su "confianza" en si los resultados son puro azar o tienen escondido en el ruido cual puede ser la verdad (y medir que tan alto es el ruido). La propagación, dicho múltiples veces, en fenómeno caótico y que involucra energías de escala cósmica, es por lo tanto impredecible sobre una base completamente heurística. Sin embargo, de Einstein (movimiento browniano) para aquí, las estadísticas pueden caracterizar ese tipo de fenómenos aleatorios. Dias pasados compartí lo que podía ser un pronóstico del comportamiento de las bandas de 20 y 40 metros basado en el reporte de estaciones de la red WSPR de-hacia Argentina en la semana inmediata anterior al concurso. Este tipo de análisis se basa en algunas premisas, que si no se sostienen lo invalidan.

La primera y mas obvia es que las condiciones ambientales son similares, hablando del Sol esa es una hipótesis un tanto arriesgada, porque si bien sigue ciclos conocidos (pero no comprendidos) en el largo plazo en el corto es impredecible. Por otra parte su rotación puede ocasionar que una particularidad (un poro, una mancha, un plague, etc) que estaba oculto al comienzo de la semana no lo esté al fin (o viceversa). Las condiciones de acuerdo a las principales mediciones fue razonablemente estable, un SFI del orden de 70 y un SSN cercano o en cero. Los indicadores de actividad magnética K y A  mostraron valores razonablemente calmos. El segundo factor es, según lo comentado antes, la variabilidad misma de un proceso aleatorio. Dicho todo esto resta entonces comparar el pronóstico con el perfil de contactos, lo que se hace en la figura que se corresponde con el pronóstico para 20 metros (banda en la que participé). El perfil nocturno fue adecuadamente representado en el primer día y no tanto en el 2do. Aquí creo que opera un factor que estadística se denomina "especial" y es que allí estaba terminando el concurso y la falta de contactos podía deberse no solo a la propagación sino a otros factores tales como estaciones disponibles, cansancio, cierre de la participación, etc. De hecho había entre 2300Z y 2359Z del Domingo bastantes estaciones, solo que ya había trabajado a la mayoría, y las que no estaban en run con otras partes y no contestaban. En el comienzo de la propagación el pronóstico anduvo bastante bien aunque el sábado se adelantó casi 3 horas y el domingo una hora, la duración de las aperturas fue razonablemente bien pronosticada y por cierto los tiempos sin aperturas fueron bastante bien anticipados, lo que en lo particular me ahorró varias horas de estar llamando inútilmente. O sea que el resultado fue bastante bueno en mi opinión, el error medio está dentro del 10%, margen mas que aceptable para éste tipo de pronósticos. Nada supera el monitorear la situación real para decidir sobre el concurso que hacer, participar o no en Single Band, quedarse o saltar en All Band. Pero es un instrumento mas que bueno para hacer un planeamiento de como se encarará el concurso, mas o menos cuantas horas estará y complementarlo con otras actividades. Una herramienta ciertamente útil que hay que perseverar en mejorarla.


lunes, 18 de febrero de 2019

¡Nodo 499 de SatNOGS online!

Luego de algún porrazo en la configuración inicial finalmente pude poner "online" el nodo 499 en SatNOGS (¿quinieleros en la audiencia?) con el nombre artístico LU7DID. Por ahora en modo "testing" según recomienda la guía de puesta en marcha. Guía no del todo clara, por ejemplo no quedaba para nada claro cual era el ID de la estación, sin el cual la conexión a la red no era posible.
He calendarizado tres observaciones a modo de prueba como para ir depurando la configuración. OSCAR 7 (¿sigue vivo?), un satélite ignoto y un FUNCUBE con una pasada de muy baja elevación. A primera vista  parecería que esto se aleja bastante de la experimentación mayormente centrada en modos de señales débiles, sin embargo tiene mucho en común. Se basan en el uso conjunto de una placa Raspberry Pi, el uso intensivo de SDR, la utilización de un dongle RTL-SDR como receptor y el funcionamiento automático.

La configuración inicial es con una antena Ringo (¡ya sé que no es adecuada!) hasta que pueda traer una Walmar de VHF que utilicé durante mucho tiempo (¡años!) para recibir satélites NOAA desde Córdoba la semana que viene. También quiero probar con tiempo la direccional apuntando en forma fija al Norte o al Sur (o viceversa); por bastante tiempo sin rotor en Córdoba hacía satélites así y podía tomar medio paso. El nodo en sí está corriendo en una Raspberry PI Mod 3 (mucrux) que está integrado al cluster de otras máquinas similares, tiene su propio dongle RTL-SDR asignado porque la idea general es que opere en forma autónoma 7x24, bastante lejos de eso todavía.  Todavía falta tomarle bastante la mano y ver como se puede maximizar la toma de pasadas de satélites y a cuales se puede intentar escuchar, por ahora solo en VHF.

Vamos a ver que sale, por ahora el nodo figura ya en el mapa, y eso es todo un logro. La configuración inicial fue un poco a los golpes, la imagen del Raspbian que ofrecen en SatNOGS pesa poco (600+MBytes) comparada con la distribución standard Raspbian pero también le falta las cosas mas elementales, supongo que está hecha así para que la bajen y no la toquen demasiado (en mi caso no fue así)

jueves, 14 de febrero de 2019

Transceptor de señales débiles, bit a bit [Parte 1]

Si bien hay un "ecosistema" de aplicaciones derivadas, complementarias y especializada el grueso de la actividad en modos digitales de señales débiles (weak signal) gira alrededor del uso del programa de Joe Taylor (K1JT) [aqui] llamado wsjt-x y cuya versión mas actualizada al momento de ésta entrada es 2.0.0. Tengo el programa instalado y actualizado periódicamente en la PC de mi estación donde hago contactos frecuentemente en estos modos. Pero al mismo tiempo vengo llevando adelante una iniciativa para tener una baliza/estación de escucha de WSPR (Weak Signal Propagation Report, Reporte de Propagación de Señales Débiles) permanente y que funcione con la mejor disponibilidad posible. Y para eso nada mejor que tratar de implementar todo el proyecto alrededor de la plataforma Raspberry Pi, proyecto que terminó siendo muy desafiante y rico en aprendizajes.

Esta entrada y las siguientes dan cuenta de los apuntes tomados durante la experiencia, en ellos trataré de expresar las ideas en la secuencia de implementación que ahora, con el "diario del lunes" de todas las idas, vueltas y callejones sin salida, parece es la forma mas directa de desplegarlo (y no necesariamente el orden en que hice las cosas).

Algunas pruebas rápidas me permitieron estar seguro que el programa wsjt-x mismo puede correr en la plataforma Raspberry Pi. No es novedad, misterio ni gran logro pues está reportado en muchos sitios en Internet y en la página hay una versión específicamente para Raspbian a nivel imagen [aqui] además de, por supuesto, poder construir la aplicación desde los fuentes  [aqui], como por otra parte siempre es preferible cuando sea posible.

Antes de eso, por supuesto, tenemos que tener una placa Raspberry mod 2 o 3 configurada y andando, en general una tarea fácil aunque hay algunas veces que problemas simples dan algo de pelea, no es dentro del alcance de ésta serie abundar en detalles sobre como hacerlo pues hay una enorme cantidad de recursos en Internet que pueden ser de ayuda [video].

En las pruebas que hice tanto la Raspberry Pi (o RBPi) 2 como la 3 han funcionado bien, obviamente cuanto mas potente , lo que se mide en términos de reloj, de memoria y de espacio en SD Card, mejor es. La mayor parte de los experimentos en ésta serie fueron realizados con una RBPi Mod 2 B (900 MHz) y varias Mod 3 (1.2 GHz).

Una vez que el RBPi está andando y configurado, que le hemos puesto la imagen que nos gusta como fondo de pantalla, explorado un poco el vecindario y bajado cosas que no tienen nada que ver (pero son divertidas) empezamos con nuestra materia. Hay dos formas de instalar el programa wsjt-x; la rápida y la divertida.

Empecemos por la rápida. Siguiendo el link anterior desde la RBPi (usando Chromium como browser) bajar el archivo de distribución para el ambiente Raspbian (un archivo que llamará en el estilo de wsjtx_X.X.X_armhf.deb con X.X.X siendo la versión corriente, al momento de ésta entrada es 2.0.0), al hacerlo se descargará en el directorio "Downloads". Al finalizar la descarga ir con el explorador de archivos y hacer "click" en el archivo bajado, nos pedirá la verificación con password y lo instalará. El programa wsjtx estará disponible en la opción "Sonidos y Video", pero en ocasiones dependiendo de la configuración puede terminar en otra parte. Arrancando el programa tendremos la posibilidad de configurarlo, por ahora no mucho mas que establecer la señal distintiva y el QTH locator.

También se puede construir el programa desde los fuentes, lo que tardará un poco mas pero será mucho mas didáctico. La construcción de programas desde los fuentes es la forma mas efectiva de estar en razonable control de lo que estamos creando, pero requiere paciencia y ser riguroso en no omitir pasos, alterar el orden o indicar todas las opciones necesarias.

Instalar WSJT-X

Para construir desde fuentes habrá que construir primero el paquete HamLib y luego el wsjt-x, si bien el Raspbian Jezzy ya viene con el primero está normalmente muy  fuera de nivel y termina conveniendo instalarlo desde cero. Los pasos, que se ejecutan en la misma placa RBPi,  son:

Paso 1 - Instalar pre-requisitos

cd /home/pi
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y cmake
sudo apt-get install -y asciidoctor
sudo apt-get install -y asciidoc
sudo apt-get install -y gfortran
sudo apt-get install -y subversion
sudo apt-get install -y libwxgtk3.0-dev
sudo apt-get install -y libusb-1.0-0-dev
sudo apt-get install -y portaudio19-dev
sudo apt-get install -y libsamplerate0-dev
sudo apt-get install -y libasound2-dev
sudo apt-get install -y libao-dev
sudo apt-get install -y libgsm1-dev
sudo apt-get install -y libsndfile1-dev
sudo apt-get install -y libjpeg9-dev
sudo apt-get install -y libxft-dev
sudo apt-get install -y libxinerama-dev
sudo apt-get install -y libxcursor-dev
sudo apt-get install -y libboost-all-dev
sudo apt-get install -y libqt5multimedia5
sudo apt-get install -y libqt5multimedia5-plugins
sudo apt-get install -y libqt5multimediaquick-p5
sudo apt-get install -y libqt5multimediawidgets5
sudo apt-get install -y libqt5serialport5-dev
sudo apt-get install -y libqt5svg5-dev
sudo apt-get install -y libqt5widgets5
sudo apt-get install -y libqt5sql5-sqlite
sudo apt-get install -y libqwt-qt5-dev
sudo apt-get install -y libudev-dev
sudo apt-get install -y qtmultimedia5-dev
sudo apt-get install -y libfftw3-dev
sudo apt-get install -y xsltproc
sudo apt-get install -y swig

Paso 2 - Bajar "tarballs" de fuentes (HamLib y wsjtx)

cd Downloads
wget http://physics.princeton.edu/pulsar/k1jt/wsjtx-2.0.0.tgz
wget https://sourceforge.net/projects/hamlib/files/hamlib/3.3/hamlib-3.3.tar.gz

Es posible que se tenga que revisar cual es el último nivel de ambos programas pues el mismo puede variar al momento de ejecutar éstas instrucciones.

Paso 3 - Construir HamLib (tarda bastante)

cd /home/pi
sudo apt-get remove libhamlib2
cd Downloads
tar -zxvf hamlib-3.3.tar.gz
cd hamlib-3.3
./configure --prefix=/usr/local --enable-static
make
sudo make install
sudo ldconfig
cd ..

Paso 4 - Construir wsjt-x (tarda aún mas)

cd /home/pi
tar -zxvf Downloads/wsjtx-2.0.0.tgz 
cd wsjtx-2.0.0/src/
tar -zxvf wsjtx.tgz 
mkdir build
cd build
cmake ../wsjtx
make
sudo make install
cd ~

Al finalizar estos pasos debería quedar instalado el programa el cual puede accederse tanto desde el menú como tipeando "wsjtx" en una consola.
Es conveniente para la construcción utilizar "scripts BASH", eso ocurre porque hay que ser muy meticuloso en las acciones y la secuencia de comandos y por otra parte es bastante común tener que repetir la instalación  (scripts de pre-requisitos, construcción de hamlib y construcción de wsjtx).

Usando WSJT-X

El programa wsjtx espera recibir sonido tal como el entregado por un transceptor sintonizando en USB sobre las frecuencias que correspondan a los modos que se desea recibir, por ejemplo en 20 metros FT-8 usará 14.074 MHz mientras que WSPR 14.0956 MHz. El programa cuando se lo ejecuta indica en que frecuencia debe sintonizarse, y si configuramos un CAT lo hará automáticamente.

La placa Raspberry tiene sonido, pero solo de salida, no de entrada. Es necesario instalar algún dispositivo ALSA (Advanced Linux Sound Architecture).

El requisito que suena complicado pero en realidad se soluciona en forma relativamente fácil con un dispositivo de sonido USB, el cual se conectará con el transceptor de la estación. Sin embargo en mi configuración tomé una ruta un poco mas complicada (y específica de mi estación), lo contecté a mi transceiver SDR mcHF, el cual tiene una configuración de conexión USB que se presenta al procesador como un puerto serie y una placa de sonido. Gran misterio gran, ¿como se llevarían una placa Raspberry con un mcHF?

En el caso del transceiver mcHF la página de DF8OE [link] es un recurso imprescindible, la documentación anticipa que conectando el cable USB a uno de los puertos disponibles en la RBPi lo reconocerá inmediatamente, ya así ocurrió. Con el comando aplay -l se pueden ver las placas de sonido instaladas y allí el transceiver está listado como una placa de sonido (plugHW:CARD=mcHF,DEV=1) y el puerto serie para comando está disponible como /dev/ttyACM0.

Para quienes no tengan  un mcHF se conecta un "dongle" de soundcard USB (y se verifica que lo reconozca también con aplay -l) y se conecta por separado un puerto serie USB (tipo Prolific) el que también es reconocido como /dev/ttyACM0 usualmente.

Esos son los dispositivos que se utilizarán posteriormente para configurar, es mas cómodo el primero (para el que tiene un mcHF en particular) pero el segundo también funciona.

En realidad, para comenzar no hace falta ninguna otra cosa que disponer de audio, el no poder controlar la frecuencia del transceptor no es un gran problema pues los modos digitales de señales débiles se sintonizan en un solo canal y todos los contactos ocurren en el. Para transmitir se puede utilizar el sistema VOX, no es lo ideal pero funciona.

Finalmente es útil poder controlar via CAT (Computer Aided Tuning) al transceptor desde wsjt-x, y cuando éste se encuentra habilitado también se puede tener PTT (Push to Talk) por esa vía (no hace falta un dispositivo de hardware para hacerlo).



Puedo ser incluso mas detallista y utilizar el manipulador y PTT por puerto serie a partir de un puerto Prolific USB y con un circuito muy simple [ver sitio de  lu9dpd] operar el PTT del transmisor e incluso, ahora si, controlar la frecuencia y modo mediante CAT. La instalación del puerto serie no tiene ningún misterio (hay links para hacerlo) , al igual que la placa de sonido USB basta enchufarlo en uno de los slots USB que tiene el RBPI para que sea reconocido y puesto como disponible.

Voila! En el aire!

Todos los modos digitales de señales débiles requieren un reloj sumamente preciso, puede usarse al efecto un receptor GPS, pero si de dispone de Internet es preferible sincronizar el reloj de la placa periódicamente con el uso del protocolo NTP. Para eso hay que instalar el paquete ntp que consulta los servidores de protocolo NTPD.

sudo apt-get install ntp

Al instalarlo se sincronizará periódicamente, pero si quisiéramos forzarlo podemos hacerlo ejecutando:

sudo /etc/init.d/ntp stop >> ntpd.sync.log
sudo ntpd -q -g >> ntpd.sync.log
sudo /etc/init.d/ntp start >> ntpd.sync.log
echo 'date' " ntpd sync completed " >> ntpd.sync.log

Una vez instalado se puede utilizar wsjtx para cualquiera de los modos que soporta, primariamente la experimentación inicial está destinada a implementar el receptor de la baliza (beacon) WSPR para transformarlo en un monitor WSPR.
Una vez instalado y funcionando el programa wsjtx se puede usar con todos los modos que soporta, por eso si bien la instalación inicial tenía por proposito usarlo en WSPR hice también  numerosos contactos en FT8 con potencias muy bajas, si bien el mcHF entrega hasta 10W de potencia rara vez lo he usado mas que a 5W, lo que me permite contactos regionales con facilidad y con buenas condiciones de propagación algunos DX muy interesantes. No es para nada casualidad la revolución que está causando FT8, con el nivel de propagación pésima que hay poder realizar los DX que se hacen no es poca cosa.

Toda ésta configuración la hice en una placa dedicada (bcrux) configurada "fresca" desde cero, pues siempre se corre el riesgo cuando se está experimentando de romper algo con las idas y vueltas para luego encontrarnos con comportamientos erráticos que no se deben a lo que estamos haciendo sino a alguna otra cosa (normalmente diferencias de nivel entre los paquetes utilizados). Como toda máquina siempre es útil y efectivo dedicar algún esfuerzo para implementar ciertas rutinas de  backup, recovery y housekeeping, por supuesto no daña implementarlos en ésta placa aunque la capacidad disponible supere en mucho a lo que realmente utilizaremos con ésta configuración. En particular si es algo que vayamos a dejar prendido permanentemente, o por lo menos está hecho con ésta intención.

Una nota de atención, es importante configurar que guardará wsjt-x mientras es operado, dependiendo de que alternativa se utilice en la opción "save" del wsjt-x pueden generarse varios GBytes de información de sonido (.WAV) en muy poco tiempo de uso, y el espacio de "disco" (tarjeta SD) en la placa no es tan grande; es necesario por lo tanto tener desactivada la opción o introducir algún modo de mantenimiento que elimine los archivos mas viejos periódicamente. Un script sencillo para eliminar los archivos mas viejos puede ser:

for f in $(ls -La /home/pi/*.log | head -n 1); do sudo rm -r $f; done

Donde debe reemplazarse "/home/pi/" por el path donde estén los archivos a depurar.

Otro punto importante es asegurarse que la "profundidad" de análisis de wsjtx está puesta en "Normal" o incluso "Rápido", la RBPi es una placa noble pero no tiene el músculo de procesamiento para manejar cómodamente el modo "Profundo" (al menos la RBPi 2).
Al finalizar el proyecto seguramente reflexionaremos que no hay una "ganancia" demasiado exagerada en esta configuración, nada que no hubiéramos podido implementar en forma mucho mas sencilla directamente conectando el transceptor a nuestra PC (si es que ya no lo estaba); pero claro, esta parte del proyecto en realidad no es mas que realizar la configuración inicial de la RBPi y su puesta en marcha, y estar seguro que instalamos wsjt-x de la forma mas sencilla posible, cosa que si no anda podamos estar razonablemente seguros de que pasó y como arreglarlo, puesto que si instalamos muchas cosas al mismo tiempo es quizás luego dificil saber donde está el problema.

Con un proyecto tan polifacético como éste no puedo sino recordar con asombro el cuento de Borges denominado "El Aleph".

miércoles, 13 de febrero de 2019

SatNOGS (Satellite Networked Open Ground Station)

Información muy interesante distribuida por AMSAT Argentina relacionado con una red abierta para el seguimiento de satélites. Usa una configuración de SDR+RBPi Pi muy similar a la que estoy utilizando en experimentación para modos digitales de bajas señales, lo que hace muy probable que ponga un nodo experimental en los próximos días. La información está contenida en un correo enviado desde AMSAT Arg. que transcribo como ellos pidieron, literalmente, a continuación.
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Amigos,

Hasta que surgieron los SatNOGS, solo había dos posibilidades para recibir un satélite: esperar hasta que este "sobre su cabeza" (y esto puede llevar mucho tiempo) o alquilar una costosa red comercial de estaciones terrestres para la comunicación, ahora hay una tercer posibilidad por demás interesante. 

SatNOGS es libre y gratuito y permite analizar muchos datos, dado que hay muchas estaciones recibiendo muchos satélites y en muchos lugares diferentes, es una solución para recibir voz o datos de casi cualquier satélite este donde este.

SatNOGS integra la Fundación 'Espacio Libre'. El objetivo de este proyecto es armar una red global de estaciones terrestres de satélite. 

Es un proyecto participativo de codigo abierto basado en estaciones automatizadas, accediendo a sus capturas a traves de una pagina web. https://wiki.satnogs.org/Raspberry_Pi_3#Raspbian 

Quienes contribuyen a la red usan una Raspberry Pi-3 + un dongle SDR + una antena VHF o UHF. Hay una imagen de Raspberry Pi disponible para simplificar la instalación del software . 

A nivel publico, podremos escuchar p.ej al LUSAT yendo a https://network.satnogs.org/observations/?norad=20442 donde veremos quienes y cuando lo recibieron, su waterfall, su audio, etc. (20442 es el Nro.de catalogo, puede ponerse cualquier otro).

Otro ejemplo: https://network.satnogs.org/observations/452813/ permite escuchar la operación del AO-92 sobre Norteamérica, ademas de habilitar decodificar telemetría. 

Quizás algún dia tengamos una estación SatNOGS en nuestra region dando un servicio muy util a la radioafición.

Agradecemos, de ser posible, la difusión de esta información.

73, LU7AA, AMSAT Argentina

martes, 12 de febrero de 2019

ARRL DX International 2019 (CW)

Se viene el ARRL DX International de CW edición 2019, uno de los principales concursos del calendario internacional que abre la temporada y otorga puntos para el WRTC 2022 (en ¡Italia!).

Si bien hay algunos signos débiles que el ciclo solar ya pegó en el fondo y está empezando a repuntar estamos aún lejos, muy lejos... varios años, que la propagación sea realmente importante. En éstos días se puede observar un SFI=70 y un SSN=0, pobrísimo  (la nada misma) para sostener propagación en las bandas altas. Dado que las antenas necesarias hacen complicado trabajar en las bandas de 160 y 80 metros es de esperar que el grueso de la acción transcurra en las bandas de 20 y 40 metros. El pronóstico de propagación se complica un poco pues los modelos de propagación ionosférica tienden a dar resultados marginales, sobre todo en 40 metros, cuando no hay una propagación neta por capa F. Por otra parte, el método estadístico basado en contactos registrados en los clusters, en particular en el Reverse Beacon Network, es probable que no sea realistas puesto que hace prácticamente dos meses que no hay concursos significativos que permitan registrar un nivel de actividad aproximadamente similar al de un concurso con la configuración aproximadamente encontrada en el Sol. Para solucionar esos problemas intento estudiar la propagación a partir de los datos en el WSPRNet (Weak Signal Propagation Report). Para ello filtro la actividad durante el mes de Febrero de forma de quedarme con los reportes que involucren estaciones de Argentina y de zonas W/VE/XE. El resultado es un dataset de mas de 15000 reportes para 40 Mts. y otro tanto para 20 Mts. (el que incluye los reportes realizados por y hacia mi estación de monitoreo WSPR). En base a esos


datos es posible establecer una distribución de frecuencias horarias las que, estimo, correlacionarán con las condiciones de propagación (mas frecuencia, mejor propagación). Ahora bien, el WSPR como modo es capaz de generar un reporte para un circuito con una señal que está -30 dB por debajo del ruido en un canal de 2.5 KHz, claramente una performance que CW no tiene. Pero eso puede igualarse (aproximadamente) con algunas cuentas sencillas, las que son mostradas en la figura para mayor sencillez. A la relación señal a ruido (SNR) reportada en WSPR hay que sumarle la diferencia entre la potencia de la estación con la que se concursará (supuesta 100W o 50 dBm) y la señal del beacon que fue reportado, es decir mayor potencia menor SNR. Por otra parte el umbral de detección de CW es un poco difuso, para detección por máquina una estimación rápida entrega -5 dB mientras que se reporta que la combinación "oido-cerebro" puede mejorar esa figura hasta -15 dB, se toma como conservador el punto medio, es decir -10 dB. Eso hace que cualquier señal que esté hasta -10 dB por debajo del ruido en un canal de 2.5 KHz podrá ser decodificada. Con esa cuenta sencilla es posible identificar que señales están por encima del umbral y que por lo tanto deberían ser operables.

Filtrando por el criterio de relación señal-ruido es posible estimar un pronóstico preliminar de horarios tentativos para las aperturas de propagación, los que pueden verse en la figura. Según éste cálculo 40 metros debería presentar aprox. 12 horas de propagación siendo aproximadamente la mitad razonablemente buenos y el resto marginales, es decir aprox. 12 horas en todo el concurso.
Por su parte 20 metros presenta un patrón algo mas restringido  con también 12 horas de propagación esperada pero solo 3 o 4 horas de buenas condiciones. ¡Sin duda que va a ser un evento desafiante!