AO-40のFECテレメトリ デコード成功


● (No.394) AO-40のFECテレメトリ デコード成功 [by JJ1WTK] (2003年 8月2日)
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(18 Jul 2003)  JJ1WTK 坂本     1.  AO-40のFECテレメトリ デコード成功
(27 Jul 2003)  JH4XSY 岩本     2.  Re: AO-40のFECテレメトリ デコード成功
(29 Jul 2003)  JJ1WTK 坂本     3.  Re: AO-40のFECテレメトリ デコード成功
(29 Jul 2003)  JA1OGZ 金子     4.  Re: AO-40のFECテレメトリ デコード成功
( 2 AUG 2003)  JJ1WTK 坂本     5.  Re: AO-40のFECテレメトリ デコード成功
( 2 AUG 2003)  JF6BCC 今石     6.  Re: AO-40のFECテレメトリ デコード成功
( 2 AUG 2003)  JJ1WTK 坂本     7.  AO-40のFECテレメトリ, StaRCV
( 3 AUG 2003)  JH4XSY 岩本     8.  Re: AO-40のFECテレメトリ, StaRCV
( 3 AUG 2003)  JJ1WTK 坂本     9.  Re: AO-40のFECテレメトリ デコード成功

                                                                          bottom top

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Subject: AO-40のFECテレメトリ デコード成功
From: "JJ1WTK, Kazu Sakamoto"
Date: Fri, 18 Jul 2003 00:25:24 +0900

JJ1WTK 坂本です jamsat-bbへのポストは3年ぶりくらいになります

AO-40で週末を中心に続けられている、FECテレメトリの受信・デコードに
ようやく成功しました。

FECテレメトリをデコードしようとしても、現時点ではG3RUHのPhase3 400bpsPSK 
デモジュレーターのようなハードウェアデモジがありませんから、サウンドカー
ド内蔵のPCを使って、KA9Q Phil Karnが彼のWebで公開しているC言語で書かれた
ソフトウェアのデモジが唯一の方法になります。そのため、私の実験は PCに
HDDを増設して、初めてのLinuxをインストールするところから始まりました。

 ( JE9PEL/脇田 補足.                                 )
 ( 要するに、Windows-xx の AX.25プロトコル ではなく、)
 ( LINUX の FECプロトコル に従っているテレメトリ。   )

なぜ、AO-40でFECテレメトリの実験が進められているのか、というと、
長くなりますが、もうちょっと説明させてください。
FECという受信側での誤り検出・誤り訂正が可能な符号化技術を取り入れることで、
受信側のG/Tが少々悪くても(耳が悪くても...)、あるいは、回線状況が悪くても、
全体としてはもっとエラーフリー(伝送誤りが少ない)に近い通信を可能にしよう、
ということです。

AO-40で回線状況が悪い、というのは、
1) 現在のAO-40は、スピン安定による姿勢制御を行なっているので、スピンフェー
ジングが避けられない。(ドップラー効果とは別のことです)

2) 現在の主力ダウンリンクであるS2バンドの場合、衛星上でS2送信アンテナ
(5ターンのヘリカルです)の斜め45度くらいのところに400Nキックモーターの
噴射ノズルがあり、これによるシールド効果のため、スクイント角が35〜55度く
らいのところで、ダウンリンクの信号強度が落ちてしまう。

3) 非FECのテレメトリの場合、4バイトの同期コードでブロックの開始を検出す
るので、1)と2)の影響により、同期コードを取りそこなうと、それだけで512
バイトのブロック全部がゴミになってしまう。あるいは、512バイトの送信中
(約10秒)に信号強度が落ちてPSKデモジのロックが外れてしまった場合にも、
ブロック全部がゴミになってしまう。

 というような問題点があるので、エラーフリーを目指した努力が続けられてい
るわけです。
3 は、CubeSat のデジタルの場合にもあてはまるんじゃないでしょうか? SRLLは
面白そうですね。 また、RUDAKも、AX.25を止めてFECを導入したらもっと効率的
ではないかと思います。


 さて、本題に戻って、私が実験した機器構成は
60cm dish + 2mへのダウンコンバーター + 同軸(5D-FB) 5m +  FT-736 + サウン
ドカード内蔵のPC です。
このPCは、普段は Win98が動いており、WinChip2 というマイナーなPentium互換
のMMXクラスのCPUで、クロックは233MHzです。決して速くはないPhtml
また、W4SM Stacy Millsの P3Tも、G3RUHのADCアップグレードに対応して
ビットストリームを受け取ってデコードできるように改良版が作られており、
現在、ファイナルのベーターテスト中ということです。

最近、開発のペースが速いな、と思っていたら、今月末の週末は、AMSAT-UKコロ
キウムがあるからのようです。

また、FECのデコードについては、OE1VKW ViktorさんのWebページが参考になり
ます。 http://cacofonix.nt.tuwien.ac.at/~oe1vkw/fectest/fectest.html

                                                                          bottom top

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Subject: Re: AO-40のFEC テレメトリ デコード成功
From: Hiroshi Iwamoto
Date: Sun, 27 Jul 2003 10:31:33 +0900

岩本 JH4XSY/1 です。

昨日の昼過ぎからビーコンを受信。FECテレメトリのデコードに成功しました。

KA9Qのコードをmakeしたのですが,rec相当のプログラムが見付からなかったので
WindowsでFECテレメトリをデコードできるソフトを探し出しました。

http://www.amsat.org/amsat/sats/ao40/ao40-tlm.html

にあるVP9MU,Paul Willmottさんの FEC Block to A Block Reconstructor です。

AO40RCV(v1.42)が同梱されていて,Data Loggingするフォルダに
*.rawと*.fecの2種類のデータが出力されます。

*.fecファイルがFECブロックの生データで,
FECRecon.exeを使って *.fec -> *.TLM 変換すれば,
P3T.exeでReplay可能になります。

受信設備は HG2424G + 2mへのダウンコンバータ +  FT-736 です。

At 00:25 03/07/18 +0900, JJ1WTK wrote:
>FECという受信側での誤り検出・誤り訂正が可能な符号化技術を取り入れることで、
>受信側のG/Tが少々悪くても(耳が悪くても...)、あるいは、回線状況が悪くても、
>全体としてはもっとエラーフリー(伝送誤りが少ない)に近い通信を可能にしよう、
>ということです。

FECの効果は絶大で,AO40RCVで受信した53ブロックのうち
CRC OKはゼロでしたが (^^; 誤り訂正することで12ブロック復元できました。

A  HI, THIS IS AMSAT OSCAR-40       2003-07-26  03:24:52  #0A3A
+--------------------------------------------------------------+
|             RECONSTRUCTED FROM DECODED FEC BLOCK             |
+--------------------------------------------------------------+
.....
.....

ちょっと感動です。

---
de 岩本 啓(ひろし)
http://www.asahi-net.or.jp/~sx7h-iwmt/jh4xsy/

                                                                          bottom top

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Subject: Re: AO-40のFECテレメトリ デコード成功
From: "JJ1WTK, Kazu Sakamoto"
Date: Tue, 29 Jul 2003 02:29:50 +0900

JJ1WTK 坂本です

岩本さん JH4XSY/1 の
> 
> AO40RCV(v1.42)が同梱されていて,Data Loggingするフォルダに
> *.rawと*.fecの2種類のデータが出力されます。
> 
> *.fecファイルがFECブロックの生データで,

AO40Rcvのv1.42は、Windows上で、非FECとFECの両方に対応できるのですね。
それは朗報だと思います。特別にハードウェアを揃えなくても、サウンド
カードが使えるPCだけでよいわけですから。

私のほうは、Linuxで動かす KA9Q の ao40prototype はちょっとお休みして、
G3RUH の 400bps PSK デモジュレーターに、ADCを内蔵するアップグレード改造と、
それに対応してデコーダのほうもWindows上で動かす W4SM の P3T v2.0に更
新しました。
ただ、これだと、非FECとFECに同時には対応できないので、少々困ってました。

G3RUH の 400bps PSKデモジュレーターにADC(アナログ−デジタルコンバーター)
を内蔵する改造のことですが、私の場合、作業に2時間、調整に40分でした。
そのあとAO-40がAOSするのを待ってFECテレメトリのデコードに無事に成功しました。
ADCといっても、正体は PICチップで、G4JNTがプログラムした PIC16C71です。
18ピンのチップですが、9ピンと10ピンは使わないのでチョン切ってしまって、
16ピンのDILソケットに差すところが面白いです。
調整は、ADCアップグレードキットの手順書に従ってあらかた済ませ、仕上げは、
P3Tの ADC キャリブレーションという機能で出力を「128」に合わせ込むのが簡単
です。

それから、G3RUHの400bpsPSKデモジは、FECに対応するためのADCアップグレード
をしても、スイッチひとつで、標準(非FEC)に戻せます。

ところで、AO40Rcv(v1.42)って、異常に遅くないですか?
Reading Blockのインジケータが、左端から右端まで行くのに、17秒くらい掛ります。
この時間は、1ブロックの時間、非FECなら約10秒強でないといけないはず。
V1.40では、そのように軽快に動きます。
FECにも対応させるため、重くなっているんでしょうか。 でも、そうだとすると
ブロックを処理しきれないで捨ててしまう分が出ているはず。

> FECの効果は絶大で,AO40RCVで受信した53ブロックのうち
> CRC OKはゼロでしたが (^^; 誤り訂正することで12ブロック復元できました。

確かに、FECの効果はすごいものがあります。
非FECのハードウェアデモジではロックしないうちから、FECではちゃんとデコー
ドできますし、先週は、MAが248くらいのときの、SQ(スクイント角)が90°を
超えてもデコードできていました。 このくらいなら、今後、衛星の姿勢が悪く
なって、SQが悪く、かつ距離が遠いような時期で、どのくらい使えるかが楽しみ
です。また、火星行きのPhase5-Aでも期待が持てそうです。

                                                                          bottom top

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Subject: Re: AO-40のFECテレメトリ デコード成功
From: Akira Kaneko
Date: Tue, 29 Jul 2003 05:07:48 +0900

坂本さん、おはようございます。
昨日、G3RUHのデモを見てきました。

> G3RUH の 400bps PSK デモジュレーターに、ADCを内蔵するアップグレード改造
> と、それに対応してデコーダのほうもWindows上で動かす W4SM の P3T v2.0に
> 更新しました。
> ただ、これだと、非FECとFECに同時には対応できないので、少々困ってました。

実は、G3RUHのデモを見ましたが、特に切り替えている様子はなく
画面でのP3Tの動きをみたところ、A−BLOCKの非FECとFECは
交互にデコードし、その様子をP3TのRAW STATUSもだしており
非FECはFAILしており、FECは完全復元できていました。
受信設備はなんと、G3RUHはパッチANTのみで2時間ANTを動かさず
デコードしており、更にNOISEを加えてもデコードしていました。このとき
はSQAも最高によいときでした。そのなかでも300blockなのか
CHなのか単位不明ですが、修正しても出力させていました。効果は絶大で
した。

私も手に入れてきましたので、8月中に作ってみます。
なお、PATCH ANTだけでSSB局の交信が受信できるとは驚きです。
何ゆえ、DISHやBBQがいるのかなとど冗談交えて会話していました。

坂本さんには、直接画面を別途お送りします。

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Subject: Re: AO-40のFECテレメトリ デコード成功
From: "JJ1WTK, Kazu Sakamoto"
Date: Sat, 02 Aug 2003 00:41:49 +0900

JJ1WTK 坂本です

その後、いろいろとやっていてわかったこと(自己フォロー)と、訂正をしに出て
きました。

まず1番目、私が、
> G3RUH の 400bps PSK デモジュレーターに、ADCを内蔵するアップグレード改造
> と、それに対応してデコーダのほうもWindows上で動かす W4SM の P3T v2.0 に
> 更新しました。
> ただ、これだと、非FECとFECに同時には対応できないので、少々困ってました。

と書きましたら、AMSAT-UKコロキウムで、James G3RUHの FECテレメトリの受信
デモを見て来られた金子さん JA1OGZから

> 実は、G3RUHのデモを見ましたが、特に切り替えている様子はなく
> 画面でのP3Tの動きをみたところ、A-BLOCK非FECとFECは交互にデコードし、

この点、金子さんのコメントの通りでした。Jamesのマニュアルに、MAX232への
入力として、ADCからの出力と、シリアライザー(U24の13ピン)の出力をSWで
切りかえるようにしてもよい、という記述があるので、
てっきり G3RUH 400bps PSKデモジ に ADCアップグレード改造をし、P3T側では、
モデムタイプとしてADCを選択しているときは、非FECテレメトリには対応できない
と思い込んでしまいました。
金子さん、コメントありがとうございました。

今、Orbit1264 を聞いていますが、昨日のFECテレメトリを受信していた設定のま
まで、今は通常の A,E,A,K,,,の順に送信している非FECのテレメトリをちゃんと
受信できています。 設定とは、モデムタイプ=ADC、Baud Rate=9600です。

P3T(v2.0)には、ADCアナリシスというウィンドウがあります。
ADCモードで受信しているときは、スペクトルが+64と-64を中心にして
きれいな2山に分かれます。いかにも、2値という感じです。
入力がノイズだけのときは、0を中心とした富士山型の1山分布でした。


次に、サウンドカード+WindowsでFECテレメトリを受信できる AO40Rcv(V1.42)
について、私が、
> 
> ところで、AO40Rcv(v1.42)って、異常に遅くないですか?
> Reading Blockのインジケータが左端から右端まで行くのに17秒くらい掛ります。

異常に遅くて変な動きをしているように最初は思えたのですが、しばらく動かして
いたらわかりました。非FECのAブロックと、FECのAブロック(本当は、今のとこ
ろFECの場合は、ブロックという定義がまだされてないのですが)が交互にAO-40
から送信されてくるので、これをペアにして受信しているようです。
ペアにするなら、非FECの10秒強とFECの13秒、アイドルの2秒の計25秒くらいの
周期で画面表示してくれればいいのに、そうじゃないから違和感を持ってしまい
ました。
AO40Rcv(V1.42)は、FECテレメトリに対応してはいますが、オンラインで画面に
出てくるのは従来の非FECだけで、FECの方は、岩本さんの説明にあったように
*.fecというファイルに書き出されるだけです。fecreconで処理して、オフライン
で見ることになります。
*.etm というファイルも出てくるんですが、これ、何でしょうね?

                                                                          bottom top

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Subject: Re: AO-40のFECテレメトリ デコード成功
From: Yoshihiro Imaishi 
Date: Sat, 02 Aug 2003 10:19:30 +0900

JF6BCC 今石です。

  私も今朝のパスから、AO40RCV の ver 1.42 を使ってテレメトリの受信に挑戦
しています。

At 2003/07/27 10:31:33 Hiroshi Iwamoto wrote:
> 岩本 JH4XSY/1 です。
中略
> http://www.amsat.org/amsat/sats/ao40/ao40-tlm.html
> にあるVP9MU,Paul Willmottさんの FEC Block to A Block Reconstructor です。
> AO40RCV(v1.42)が同梱されていて,Data Loggingするフォルダに
以下略

 今朝確認した時は、上記のタイトル通りのリンクでしたが、今見ましたらそ
れが消えて、「DGrabber by Paul Willmott, VP9MU」ってのに変わってます。
1.42 の AO40RCV が同梱されているのはこれですね。

At 2003/08/02 00:41:49 JJ1WTK, Kazu Sakamoto wrote:
> 非FECのAブロックと、FECのAブロック(本当は、今のとこ
> ろFECの場合は、ブロックという定義がまだされてないのですが)が交互にAO-40
> から送信されてくるので、これをペアにして受信しているようです。

  確かにそうみたいですね。で、1ブロック受信しての CRC チェックの結果が
今までなら赤 (Bad) か緑 (OK) で表示されていた訳ですが、これが殆どの場合
に緑 (CRCC OK) になるのは、きっと FEC 側の補正が効くからなのかな、と思っ
ています。アンテナの方向さえしっかり合わせておけば、ほぼ 100% CRCC OK
になるので驚きです。

> ペアにするなら、非FECの10秒強とFECの13秒、アイドルの2秒の計25秒くらいの
> 周期で画面表示してくれればいいのに、そうじゃないから違和感を持ってしまい
> ました。

  オリジナルの開発者 AE4JY は既に開発から手を引いていますし、この 1.42
は VK5HI がソースコードを見て改造した版だそうですので、とりあえず UI に
は手をつけずに FEC に対応させただけなのかも知れませんね。

> *.etm というファイルも出てくるんですが、これ、何でしょうね?

  正式版では .raw に生受信データ、*.tlm に CRCC OK だった分のデータが吐
き出されてましたね。これと同じで *.fec が FEC の生データ、*.etm が FEC
で CRCC OK だった分のデータじゃないでしょうか?。中身をみた感じではそう
じゃないかと…。

では。

- -
Yoshihiro Imaishi 今石良寛 - 福岡県北九州市
JF6BCC/KH2GR
http://plaza16.mbn.or.jp/~palau/
- -

                                                                          bottom top

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Subject: AO-40のFECテレメトリ, StaRCV
From: "JJ1WTK, Kazu Sakamoto"
Date: Sat, 02 Aug 2003 23:42:33 +0900

JJ1WTK 坂本です。

> *.etm というファイルも出てくるんですが、これ、何でしょうね?

*.raw と *.etm をよく調べてみたら、1ブロックあたり 512バイトで
記録しているのが *.rawで、AO-40から降りてくるときは 512バイトの
後ろについている2バイトのCRCまで落とさずに514バイトで記録しているのが
 *.etmのようです。

次に、JF6BCC 今石さんの、
> 
>  今朝確認した時は、上記のタイトル通りのリンクでしたが、今見ましたら
> それが消えて、「DGrabber by Paul Willmott, VP9MU」てのに変わってます。
> 1.42 の AO40RCV が同梱されているのはこれですね。

この分野は、いま Hotな分野であるらしく、amsat-bbによると、FEC関係の
Webページが新設されています。
http://www.amsat.org/amsat/sats/ao40/fec.html
W4SM の P3T(V2.0)や、OE1VKW Viktorさんのページに触れられてないのが
ちょっと手落ちだと思われます。

そして、AO40Rcvに代わるサウンドカード利用の Win32ソフトウェアが新しく
リリースされています。 Paul Willmott, VP9MU の StaRCV 1.0.0というのが
それです。 ただし、対応するWindowsのバージョンに XPが入ってませんが。

StaRCV..地上局('Sta'taion)用の AO40'Rcv'を踏襲したソフトウェアという
意味なんだそうです。日本語での読み方は、(ステイレシーブ)でしょうか。

まだ、極めて基礎的な部分の機能のみで、FECと非FECに対応して
キャプチャーはできるが、デコード機能は未だだそうです。
また、AO40Rcvと共存可能だそうなので、面白いことができるかもです。

                                                                          bottom top

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Subject: Re: AO-40のFECテレメトリ, StaRCV
From: Hiroshi Iwamoto
Date: Sun, 03 Aug 2003 00:20:04 +0900

岩本 JH4XSY/1 です。

At 10:19 03/08/02 +0900, JF6BCC wrote:
> 今朝確認した時は、上記のタイトル通りのリンクでしたが、今見ましたら
> それが消えて、「DGrabber by Paul Willmott, VP9MU」てのに変わってます。
> 1.42 の AO40RCV が同梱されているのはこれですね。

情報ありがとうございます。
早速ダウンロードしましたが,DGrabber の使い方が?で悩んでいます。(^^;

fecrecon は使い易いのですが,オフラインでAブロックしか処理出来ないです。

At 00:41 03/08/02 +0900, JJ1WTK wrote:
> *.etm というファイルも出てくるんですが、これ、何でしょうね?

配布ファイルのドキュメントに記述がないので,ダンプしてみました。
テキストファイルで,次のような内容が続いていました。

HI, THIS IS AMSAT OSCAR-40       2003-08-02  01:30:26  #0A49
+--------------------------------------------------------------+
|  Hgt: 55230 km   Lon: 94  Lat: 4   ALON: 1  ALAT: -1         |
+--------------------------------------------------------------+
.(以下バイナリ)

こちらもわかりません。(^^;

BTW

8/3日はPCを2台用意,AO40RCV v1.42 で受信しながら ao40prototype をテストしました。

懸案事項であった rec相当コマンドは,下記URLにて get。

http://www.amberdata.demon.co.uk/bplay/

約26秒ごとに「RECONSTRUCTED FROM DECODED FEC BLOCK」な結果が
リアルタイムに端末に出力されました。

FEC のデコード結果の表示は,AO40RCV のインジケータがゆっくり右に動いて行き
CRC OK 出た瞬間に出力されていました。

FEC をリアルタイムでデコード出来るようになりましたが,viewer にはファイル渡し。

リアルタイムで FEC をデコード・内容表示するには,
G3RUH のデモジュレーター +P3T v2 しかないのでしょうか...

---
de 岩本 啓(ひろし)
    http://www.asahi-net.or.jp/~sx7h-iwmt/jh4xsy/

                                                                          bottom top

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Subject: Re: AO-40のFECテレメトリ デコード成功
From: "JJ1WTK, Kazu Sakamoto"
Date: Sun, 03 Aug 2003 01:49:26 +0900

JJ1WTK 坂本です

JH4XSY/1 岩本さんの、

> FECをリアルタイムでデコード出来るようになりましたが,
> viewerにはファイル渡し。

まだ、方法はあります。ao40prototype の一連の最後が p3_decode の stdout 
をファイルに落としている形になっていると思いますが、その代わりに、あるい
は tee で、OE1VKW Viktorさんの phase3d に流し込めばいいです。
ただし、p3_decodeは stdoutをブロックごとに flushしてくれてないので、
リアルタイムにするにはちょっとソースをいじる必要があります。

> リアルタイムでFECをデコード・内容表示するには,
> G3RUHのデモジュレーター+P3T v2しかないのでしょうか...

いま、G3RUHデモジ(+ADCアップグレード)+P3T(V2.0) と
StaRCVをパラで動かしています。
StaRCVでも、AO40Rcvのように Waterfallが出てきて(ちょっとチャチですけど)
その横で、FECでも非FECでも、一応、表示は出てきます。チャンネルごとの
デコードは、多分将来、Statusのタブのところに出てくるのでしょうが、ここは
今は何も出てきません。将来、といってもそう時間はかからないでしょう。

ただ、非FECテレメトリのデコード率は、G3RUHモデムでは CRC OKになるのに、
StaRCVでは NGになることが多いです。AF入力レベルの調整が必要?


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