SIMULATIE VAN QRSS SIGNALEN
(2012)
CLICK HERE FOR THE ENGLISH VERSION
Simulatie van QRSS signalenHet simulatie programma kun je vinden onder de volgende link: SIMULATIE PROGRAMMA VOOR QRSS SIGNALEN
De bij de testen genoemde configuratie files kun je in dit programma inlezen om WAV files te maken. Ook zijn deze configuratie files met een ASCII tekst editor te lezen, zodat je precies kunt zien welke settings voor het maken van de WAV files zijn toegepast. Overigens zijn de "conclusies" mijn heel persoonlijke opmerkingen, dit is absoluut geen serieus wetenschappelijk onderzoek!
Test modulatie modes
De modulatie modes met de call PA2OHH. Links FSK2, midden FSK3, rechts CHIRP mode.
FSK3
Er zijn drie shifts. Alle symbolen zijn even lang. De lage shift is een pauze, de middelste shift een punt en de hoge shift een streep. De lengte van ieder symbool is 1.5x de dot lengte van FSK2. Zo zijn de FSK2 en FSK3 boodschappen ongeveer even lang.
CHIRP
Er zijn drie soorten van symbolen. Een punt is een opgaande lijn, een streep is een neergaande lijn. En een pauze is een horizontale lijn. Alle symbolen zijn even lang. De lengte van ieder symbool is 3x de dot lengte van FSK2. de CHIRP boodschap is dan ongeveer even lang als de FSK2 en FSK3 boodschap. Want de CHIRP mode heeft geen pauze tussen punten en strepen van een karakter!
SHIFT
De shift is kleiner genomen dan de gebruikelijke 5 Hz. Voor FSK2 is 1.25 Hz shift genomen. Voor FSK3 en CHIRP maar 2.5 Hz. Met een kleinere shift passen er meer QRSS signalen in een bandje, zijn er minder onderlinge storingen en de CHIRP mode presteert beter met een kleine shift.
Signaalniveau (gevoeligheid)
Bij een constant ruisniveau zijn een aantal niveau's van het QRSS signaal gesimuleerd. Zo kunnen we de invloed van sterkte variaties van bijvoorbeeld een verdubbeling of halvering van het zendvermogen (3 dB) of een S-punt (6 dB) duidelijk zien.
6 dB zwakker (0.25x vermogen, een S-punt) dan het 0 dB referentie signaal.
3 dB zwakker (0.5x vermogen) dan het 0 dB referentie signaal.
Het 0 dB referentie QRSS signaal met 2.5 Hz shift (1.25 Hz voor FSK2).
3 dB sterker (2x vermogen) dan het 0 dB referentie signaal.
10 dB sterker (10x vermogen) dan het 0 dB referentie signaal.
20 dB sterker (100x vermogen) dan het 0 dB referentie signaal.
Configuraties van de test signalen (te lezen met een tekst verwerker)
12qrsssim1-reference-6db.cfg
12qrsssim1-reference-3db.cfg
12qrsssim1-reference0db.cfg
12qrsssim1-reference3db.cfg
12qrsssim1-reference10db.cfg
12qrsssim1-reference20db.cfg
Vergelijking met het menselijk gehoor
Dit is een heel interessante test! Alles in de natuur is geoptimaliseerd. Wanneer onze QRSS decodeer software net zo goed presteert als het menselijk gehoor, weten we dat we niet veel meer kunnen verbeteren!
Audio file 10 dB hoger (10x vermogen) dan het QRSS referentie signaal, 6 woorden per minuut
Audio file 13 dB hoger (20x vermogen) dan het QRSS referentie signaal, 6 woorden per minuut
Audio file 16 dB hoger (40x vermogen) dan het QRSS referentie signaal, 6 woorden per minuut
Audio file 20 dB hoger (100x vermogen) dan het QRSS referentie signaal, 6 woorden per minuut
Configuraties van de test signalen (te lezen met een tekst verwerker)
12qrsssim1-reference10db6wpm.cfg
12qrsssim1-reference13db6wpm.cfg
12qrsssim1-reference16db6wpm.cfg
12qrsssim1-reference20db6wpm.cfg
Ontvanger bandbreedte (lengte FFT sample reeks)
Normale bandbreedte.
Cosine window; Sample rate 5512; FFT samples 16384; Bandbreedte 417 mHz.
Grotere bandbreedte (2x).
Cosine window; Sample rate 5512; FFT samples 8192; Bandbreedte 834 mHz.
Kleine bandbreedte (0.5x).
Cosine window; Sample rate 5512; FFT samples 32768; Bandbreedte 208 mHz.
Configuraties van de test signalen (te lezen met een tekst verwerker)
12qrsssim1-reference-3db.cfg
Stoorsignalen
Een stoorsignaal op de ondergrens van het QRSS signaal met 2.5 Hz shift (1.25 Hz voor FSK2).
Een stoorsignaal in het midden van het QRSS signaal met 2.5 Hz shift (1.25 Hz voor FSK2).
Een stoorsignaal op de bovengrens van het QRSS signaal met 2.5 Hz shift (1.25 Hz voor FSK2).
Een stoorsignaal op de ondergrens en bovengrens van het QRSS signaal met 2.5 Hz shift (1.25 Hz voor FSK2).
Configuraties van de test signalen (te lezen met een tekst verwerker)
12qrsssim1-0dbinterfererlo.cfg
12qrsssim1-0dbinterferermid.cfg
12qrsssim1-0dbinterfererhi.cfg
12qrsssim1-0dbinterfererloandhi.cfg
Fading
Snelle fading (1 Hz).
Gemiddelde fading (0.1 Hz).
Langzame fading (0.01 Hz).
Configuraties van de test signalen (te lezen met een tekst verwerker)
12qrsssim1-10db1hzfading.cfg
12qrsssim1-10db0.1hzfading.cfg
12qrsssim1-10db0.01hzfading.cfg
Zwaai (shift)
Kleine shift: Het 0 dB QRSS signaal met 1.25 Hz shift (0.625 Hz voor FSK2).
Referentie shift: Het 0 dB referentie QRSS signaal met 2.5 Hz shift (1.25 Hz voor FSK2).
Grotere shift: Het 0 dB QRSS signaal met 5 Hz shift (2.5 Hz voor FSK2).
Nog grotere shift: Het 0 dB QRSS signaal met 10 Hz shift (5 Hz voor FSK2).
Heel grote shift die in de praktijk nooit wordt gebruikt: Het 0 dB QRSS signaal met 20 Hz shift (10 Hz voor FSK2).
Onderlinge storingen oftewel Co-interferentie. Diverse signalen storen elkaar.
Met een kleinere zwaai gebruiken ze minder frequentie ruimte en zouden ze misschien wel gescheiden zichtbaar zijn.
Ook is het verband tussen de mark en space signalen bij een kleinere shift beter te zien.
Configuraties van de test signalen (te lezen met een tekst verwerker)
12qrsssim1-0db1.25hz.cfg
12qrsssim1-reference0db.cfg
12qrsssim1-0db5hz.cfg
12qrsssim1-0db10hz.cfg
12qrsssim1-0db20hz.cfg
ARGO speciale mode, de Polyfase FFT
Het 0 dB referentie QRSS signaal met 2.5 Hz shift (1.25 Hz voor FSK2) weergegeven in Lopora.
Het 0 dB referentie QRSS signaal met 2.5 Hz shift (1.25 Hz voor FSK2) weergegeven in Argo met Polyfase FFT.
Het 0 dB referentie QRSS signaal met 2.5 Hz shift (1.25 Hz voor FSK2) weergegeven in Argo zonder Polyfase FFT.
Deel 2 van het 0 dB referentie QRSS signaal met 2.5 Hz shift (1.25 Hz voor FSK2) weergegeven in Argo met Polyfase FFT.
Deel 2 van het 0 dB referentie QRSS signaal met 2.5 Hz shift (1.25 Hz voor FSK2) weergegeven in Argo zonder Polyfase FFT.
3 dB zwakker (0.5x vermogen) dan het 0 dB referentie signaal weergegeven in Lopora.
3 dB zwakker (0.5x vermogen) dan het 0 dB referentie signaal weergegeven in Argo met Polyfase FFT.
Deel 2 van het 3 dB zwakker (0.5x vermogen) dan het 0 dB referentie signaal weergegeven in Argo met Polyfase FFT.
Configuraties van de test signalen (te lezen met een tekst verwerker)
12qrsssim1-reference0db6000rate.cfg
12qrsssim1-reference-3db6000rate.cfg
Window keuze
Voor deze test is een QRSS referentie signaal gesimuleerd met een 30 dB (1000x in vermogen) hoger en een 40 dB (10000x in vermogen) hoger stoorsignaal. Zonder window functie worden in de FFT analyse sterke ruisbanden rondom deze sterke stoorsignalen gegenereerd. Deze zijn hier zo sterk, dat het QRSS signaal nog maar nauwelijks zichtbaar is. Maar op het tweede plaatje is een window functie gebruikt. En... de ruisbanden zijn veel lager geworden. Door het toepassen van een window functie wordt de flanksteilheid van het FFT filter veel groter. Wel wordt het FFT filter iets breder. De verhoging van de flanksteilheid gaat dus ten koste van de selectiviteit. Het cosinus filter is een goed compromis tussen een goede flanksteilheid en goede selectiviteit.
Geen window of ook wel rectangular window genoend.
Cosine window.
Nuttall window.
Nuttall window en dubbele FFT sample lengte 32768 in plaats van 16384 om een kleine bandbreedte in combinatie met een goed dynamisch bereik te realiseren.
Configuraties van de test signalen (te lezen met een tekst verwerker)
12qrsssim1-0dbstronginterferers.cfg
Eind Conclusies
Grabber voorbeeld van het QRSS signaal met 1.25 Hz shift voor FSK2 en 2.5 Hz voor FSK3 en CHIRP in plaats van de gebruikelijke 5 Hz
Weergave van het QRSS signaal met 1.25 Hz shift voor FSK2 en 2.5 Hz voor FSK3 en CHIRP in plaats van de gebruikelijke 5 Hz.