Das Glas ist ja halb leer

Empfang der Bake im Shack der TU Wien

Was also hat geklappt?

Wie in meinem letzten Beitrag berichtet sind wir nun in der Lage, dank OM Willi OE1DFS mit einer 20 W Linearendstufe unseren Testbetrieb zu starten. Dabei waren einige durchaus nicht triviale Hardware Probleme zu lösen. OM Willi hat es aber schließlich geschafft die Anforderungen, dass alle Oberwellen mindestens 60 dB unter der Spitzenleistung der Aussendung liegen müssen, tadellos zu erfüllen.

Im RTU Shack in der Gußhausstrasse, das direkt unter der Antenne liegt haben wir dann gestern eine Aufnahme der HAMRAN Bake mit einem RTL Stick, sowie dem Programm SDR++ [1] versucht und das Ergebnis könnt ihr im nachfolgenden Video sehen.

Video: Spektrum, aufgenommen im RTU Shack.

Zunächst ist der mit dem CW Signal modulierte Sinusträger bei 53 MHz zu sehen, gefolgt von einem unmodulierten Träger. Im Anschluss folgt die Aussendung des Bakentextes oftmals wiederholt in vielen OFDM Frames. Gegen Ende kann ganz klar das 2 MHz breite OFDM Signal von 52 MHz bis 54 MHz erkannt werden.

Im nächsten Video wird die Ausgabe des Dekoders demonstriert. Während der schmalbandingen Aussendung der CW Information kann natürlich nicht erwartet werden, dass der OFDM Dekoder anspricht. Nach einer entsprechenden Pause sind dann aber die Dekodierten Datenframes zu sehen. Im derzeitigen Stadium wird alle 10 ms ein Frame ausgesendet, der denselben Text beinhaltet wie schon die CW Identifikation.

Video: OFDM Frames dekodiert mit einem RTL Stick und entsprechender Software.

Die Software liegt derzeit noch im alten WRAN Repository [2], es ist aber geplant sie ins neue OEVSV Repository umzusiedeln. Dazu folgt zu gegebener Zeit mehr.

Ausbreitungsbedingungen und lokaler Störpegel

Wie man der ITU Recommendation Radio Noise [3] entnehmen kann beträgt der Median des zu erwartenden Rauschpegels im städtischen Gebiet bei 50 MHz: -142 dBm/Hz. Wir haben das verifiziert an drei Standorten mit leicht unterschiedlichen, im Wesentlichen aber ähnlichen Ergebnissen. So haben wir -140 dBm/Hz im Shack des LV1 in der Eisvogelgasse, -141 dBm/Hz an meinem QTH und -148 dBm/Hz an Willis QTH, der offenbar in einer elektromagnetisch etwas ruhigeren Umgebung zu sein scheint, gemessen. Die Messungen wurden übrigens mit Aussenantennen durchgeführt. Bei Verwendung einer Inennantenn sollte man mit einer weiteren Verschlechterung von ca. 10 dB rechnen.

Mit Hilfe des Dauertons der Bake ist es nun möglich, vorausgesetzt man hat entweder einen kalibrierten Spektrumanalysator oder ein kalibriertes S-Meter, die Ausbreitungsdämpfung zu bestimmen. In der Eisvogelgasse haben wir so -70 dBm gemessen und an meinem QTH -87 dBm. Das entspricht in etwa den Stufen S9 bzw. S7.

Folgt man der Überlegung, dass die Leistung von 20 W auf 500 OFDM Träger mit je 4 kHz Abstand aufgeteilt wird, so hätte ein Träger die Leistung von 43 dBm - 27 = 16 dBm. Beziehungsweise können wir erwarten, dass ein 4 kHz Träger am Empfangsort einen Pegel um 4,5 S-Stufen (27 dB) weniger als der Sinusdauerton hat. Das entspräche ca. S5. Bei unserem Messversuch konnten wir aber kein Signal beobachten. Sehen wir uns noch kurz zum Vergleich die zu erwartende Störleistung in einem 4 kHz breiten Band an: -140 dBm + 36 = -104 dBm, entsprechend S 4. Das SNR wäre demnach nur eine S Stufe, also ca. 6 dB, kein sehr berauschender Wert wie ich meine und dabei sind wir eigentlich schon relativ nahe (2 km) am Sendeort.

Lokalaugenschein: Installation TUWien

Obwohl eigentlich kein Zweifel bestand, dass die Antenne beim Sturm Anfang des Jahres keinen Schaden erlitten hatte, haben wir eine Inspektion vorgenommen.

Im Bild sind OM Chris, OE1VMC und OM Willi, OE1DFS vor der Diamond CP-62 zu sehen.

Zu sehen sin OM Willi, OE1DFS und OM Roland, OE1RSA an der Diamond CP-62, links im Hintergrund am Mast die 6 m HB9CV Antenne.

Unspektakulär im geschlossenen Zustand: Die HAMRAN Bake im soliden mit vielen Schrauben gesicherten Gehäuse aus dem WRAN Projekt. Die Stromversorgung der Bake kann fernbedient werden so wie auch die Betriebsparameter. Besonders in der nun folgenden Testphase ist es auch wichtig, dass die Software noch leicht geändert werden kann. Ein aktueller Status wird jeweils in diesem Blog zu finden sein.

Ein letzter Test und Beratungen

In der Hoffnung zum Abschluss des Tages doch noch ein weiteres Erfolgserlebnis einzuholen haben wir uns in den nahen Resslpark begeben, ausgerüstet mit Laptop und RTL-Stick. Nur bei der Antenne mussten wir improvisieren. Wir hofften, dass für den Empfang eine Lambda Viertel Mobilantenne für 2m / 70cm ausreichen sollte.

Aber leider ... immer noch nichts. Trotzdem haben wir uns die Stimmung nicht verderben lassen und gleich weitere Pläne geschmiedet. Da es so aussieht als wäre das OFDM Signal generell schwächer als erwartet (siehe auch das erste Video dieses Artikels) soll im nächsten Schritt versucht werden die Liquid SDR Bibliothek besser zu verstehen.

Wir verwenden derzeit die Liquid SDR Bibliothek, mit der die OFDM Signale generiert werden, in einem Black Box Modus. Offenbar sollten wir nun tiefer in diese Bibliothek vordringen um im Detail zu verstehen warum

• die Signale um so viel kleiner als vermutet sind und

• warum der Dekoder erst ab einem SNR von ca. 30 dB zu funktionieren beginnt. In der Theorie sollten auch wesentlich kleinere SNR Werte ausreichen, wenngleich natürlich bei reduzierter Datenrate.

Weiters soll die Bake nun so erweitert werden, dass der Dauerton stufenweise in immer mehr Träger aufgtrennt wird, wobei deren Gesamtleistung aber konstant bleibt. Wir hoffen, dass damit weitere interessierte Amateurfunker*innen mithelfen können mit Empfangsberichten die Nuss zu knacken.

Gleichzeitig soll auch, mit Hilfe der aus dem WRAN Projekt verbliebenen Komponenten, ein weiterer Sender aufgebaut werden. Damit können Labormessungen durchgeführt sowie die Software weiterentwickelt werden.