Hej Habr.
Mamy już XXI wiek i wydawałoby się, że dane w jakości HD można przesyłać nawet na Marsa. Jednak w radiu nadal działa wiele ciekawych urządzeń i można usłyszeć wiele ciekawych sygnałów.
Oczywiście rozpatrywanie ich wszystkich jest nierealne, spróbujmy wybrać te najciekawsze, takie, które można samodzielnie odebrać i zdekodować za pomocą komputera. Do odbioru sygnałów będziemy używać holenderskiego odbiornika internetowego , dekoder MultiPSK i program Virtual Audio Cable.
Dla wygody rozważań będziemy prezentować sygnały o rosnącej częstotliwości. Nie będę brał pod uwagę stacji nadawczych, to nudne i banalne, Radia China na AM może posłuchać każdy. I przejdziemy do ciekawszych sygnałów.
Precyzyjne sygnały czasu
Na częstotliwości 77.5 kHz (zakres fal długich) nadawane są precyzyjne sygnały czasu z niemieckiej stacji DCF77. Już na nich byłem , więc możemy tylko krótko powtórzyć, że jest to prosty w strukturze sygnał z modulacją amplitudy - „1” i „0” są kodowane z różnymi czasami trwania, w wyniku czego w ciągu jednej minuty odbierany jest 58-bitowy kod.
130-140KHz - telemetria sieci elektrycznych
Według tych częstotliwości przesyłane są sygnały sterujące dla niemieckich sieci elektroenergetycznych.
Sygnał jest dość silny i według opinii jest odbierany nawet w Australii. Możesz go rozszyfrować w MultiPSK jeśli ustawisz parametry jak na zrzucie ekranu.
Na wyjściu otrzymamy pakiety danych, ich struktura jest oczywiście nieznana, chętni mogą w wolnym czasie eksperymentować i analizować. Technicznie sam sygnał jest bardzo prosty, metoda nazywa się FSK (Frequency Shift Keying) i polega na uformowaniu ciągu bitów poprzez zmianę częstotliwości transmisji. Ten sam sygnał w postaci widma – bity można nawet policzyć ręcznie.
Teletyp pogodowy
Na powyższym widmie, bardzo blisko, przy częstotliwości 147 kHz, widoczny jest kolejny sygnał. Jest to (również niemiecka) stacja DWD (Deutscher Wetterdienst) dostarczająca raporty pogodowe dla statków. Oprócz tej częstotliwości sygnały przesyłane są również na częstotliwościach 11039 i 14467 kHz.
Wynik dekodowania pokazano na zrzucie ekranu.
Zasada kodowania dalekopisu jest taka sama, FSK, tutaj chodzi o kodowanie tekstu. Jest 5-bitowy, używając i ma prawie 100-letnią historię.
Wydaje się, że podobny kod stosowano na taśmach z papieru dziurkowanego, ale teletypy pogodowe wysyłano gdzieś już od lat 60. i jak widać nadal działają. Oczywiście na prawdziwym statku sygnał nie jest dekodowany za pomocą komputera – istnieją specjalne odbiorniki, które rejestrują sygnał i wyświetlają go na ekranie.
Ogólnie rzecz biorąc, nawet przy dostępności łączności satelitarnej i Internetu, przesyłanie danych w ten sposób jest nadal środkiem prostym, niezawodnym i tanim. Choć oczywiście można założyć, że kiedyś systemy te staną się historią i zostaną zastąpione usługami całkowicie cyfrowymi. Zatem ci, którzy chcą otrzymać taki sygnał, nie powinni go zbytnio zwlekać.
Meteofaks
Kolejny starszy sygnał z prawie taką samą długą historią. W tym sygnale obraz jest przesyłany do forma analogowa przy prędkości 120 linii na minutę (istnieją inne wartości, np. 60 lub 240 LPM) do kodowania jasności wykorzystywana jest modulacja częstotliwości - jasność każdego punktu obrazu jest proporcjonalna do zmiany częstotliwości. Tak prosty schemat umożliwiał transmisję obrazu w czasach, gdy niewiele osób słyszało o „sygnałach cyfrowych”.
Popularna w części europejskiej i łatwa do odbioru jest wspomniana już niemiecka stacja DWD (Deutche Wetterdienst), nadająca komunikaty na częstotliwościach 3855, 7880 i 13882 KHz. Inną organizacją, której faksy są łatwe do odbioru, jest Brytyjskie Wspólne Centrum Operacyjne Meteorologii i Oceanografii, które transmituje sygnały na częstotliwościach 2618, 4610, 6834, 8040, 11086, 12390 i 18261 kHz.
Aby odbierać sygnały HF Fax, należy użyć trybu odbiornika USB, do dekodowania można użyć MultiPSK. Wynik odbioru przez odbiornik websdr pokazano na rysunku:
To zdjęcie zostało zrobione zaraz po pisaniu tekstu. Swoją drogą widać, że przesunęły się pionowe linie – protokół jest analogowy, a dokładność synchronizacji ma tu kluczowe znaczenie, nawet niewielkie opóźnienia dźwięku powodują przesunięcia obrazu. W przypadku korzystania z „prawdziwego” odbiornika efekt ten nie wystąpi.
Oczywiście, podobnie jak w przypadku teletekstu pogodowego, nikt na statkach nie dekoduje faksów za pomocą komputera - istnieją wyspecjalizowane odbiorniki (przykładowe zdjęcie z początku artykułu), które całą pracę wykonują automatycznie.
STANAG 4285
Rozważmy teraz bardziej nowoczesny standard transmisji danych na falach krótkich - modem Stanag 4285. Format ten został opracowany dla NATO i występuje w różnych wersjach. Opiera się na modulacji fazy, parametry sygnału mogą się zmieniać, jak widać z tabeli, prędkość może wynosić od 75 do 2400 bitów/s. Może to nie wydawać się dużo, ale biorąc pod uwagę medium transmisyjne – fale krótkie, z ich zanikaniem i zakłóceniami, jest to całkiem dobry wynik.
Program MultiPSK może dekodować STANAG, ale w 95% przypadków wynikiem dekodowania będą jedynie „śmieci” - sam format zapewnia jedynie protokół bitowy niskiego poziomu, a same dane można zaszyfrować lub mieć jakiś własny format. Niektóre sygnały można jednak zdekodować, jak na przykład poniższe nagranie, z częstotliwością 8453 KHz. Nie udało mi się zdekodować żadnego sygnału przez odbiornik websdr, najwyraźniej transmisja online nadal narusza strukturę danych. Zainteresowani mogą pobrać plik z prawdziwego odbiornika korzystając z linku . Wyniki dekodowania MultiPSK pokazano na zrzucie ekranu poniżej. Jak widać, prędkość tego nagrania wynosi 600bps, najwyraźniej plik tekstowy jest przesyłany jako treść.
Co ciekawe, jak widać na panoramie, takich sygnałów na antenie jest naprawdę sporo:
Oczywiście nie wszystkie mogą należeć do STANAG-u – istnieją inne protokoły oparte na podobnych zasadach. Możemy na przykład podać analizę sygnału .
Podobnie jak w przypadku pozostałych omawianych sygnałów, do odbioru i transmisji wykorzystywane są wyspecjalizowane urządzenia. Przykładowo dla modemu pokazanego na zdjęciu Podana prędkość wynosi od 75 do 9600bps przy szerokości pasma sygnału 3KHz.
Prędkość 9600 oczywiście nie jest zbyt imponująca, ale biorąc pod uwagę, że sygnały można przesyłać nawet z dżungli lub ze statku na oceanie i nie płacąc nic za ruch operatorowi telekomunikacyjnemu, nie jest tak źle.
Przy okazji przyjrzyjmy się bliżej panoramie powyżej. Po lewej stronie widzimy... zgadza się, stary, dobry alfabet Morse'a. Przejdźmy zatem do następnego sygnału.
Alfabet Morse'a (CW)
Dokładnie to słyszymy przy częstotliwości 8423 KHz. Sztuka słyszenia alfabetu Morse'a jest już prawie zatracona, więc skorzystamy z MultiPSK (jednak dekoduje tak więc, program CW Skimmer radzi sobie znacznie lepiej).
Jak widać, jeśli wierzysz, przesyłany jest powtarzany tekst DE SVO , stacja znajduje się w Grecji.
Oczywiście takich sygnałów jest niewiele i są one bardzo rzadkie, ale nadal istnieją. Jako przykład możemy przytoczyć długo działającą stację na częstotliwości 4331 KHz, nadającą powtarzające się sygnały „VVV DE E4X4XZ”. Jak sugeruje Google, stacja należy do izraelskiej marynarki wojennej. Czy na tej częstotliwości jest transmitowane coś jeszcze? Odpowiedź nie jest znana, zainteresowani mogą posłuchać i sprawdzić sami.
Brzęczyk (UVB-76)
Nasza parada hitów kończy się prawdopodobnie najsłynniejszym sygnałem - dobrze znanym zarówno w Rosji, jak i za granicą, sygnałem o częstotliwości 4625 KHz.
Sygnał służy do powiadamiania żołnierzy i składa się z powtarzających się sygnałów dźwiękowych, pomiędzy którymi czasami przesyłane są frazy kodowe z klawiatury kodowej (słowa abstrakcyjne typu „CROLIST” lub „BRAMIRKA”). Niektórzy piszą, że widzieli takie odbiorniki w wojskowych urzędach rejestracyjnych i poborowych, inni twierdzą, że jest to część systemu „martwej ręki”, w ogóle sygnał jest mekką miłośników Stalkera, teorii spiskowych, zimnej wojny i tak dalej . Zainteresowani mogą wpisać w wyszukiwarkę „UVB-76” i jestem pewien, że zapewniona jest przyjemna lektura na wieczór (jednak nie należy brać wszystkiego, co napisane, na poważnie). Jednocześnie system jest dość ciekawy, przynajmniej dlatego, że działa od czasów zimnej wojny, choć trudno powiedzieć, czy teraz jest komukolwiek potrzebny.
Ukończenie
Lista ta nie jest kompletna. Za pomocą odbiornika radiowego można usłyszeć (a raczej zobaczyć) sygnały komunikacyjne z łodziami podwodnymi, radary pozahoryzontalne, sygnały szybko zmieniającej się częstotliwości i wiele więcej.
Na przykład oto zdjęcie zrobione teraz na częstotliwości 8 MHz, na którym można policzyć co najmniej 5 sygnałów różnego typu.
Często nie wiadomo, czym one są, przynajmniej nie wszystko można znaleźć w otwartych źródłach (choć istnieją strony takie jak и ). Badanie takich sygnałów jest dość interesujące zarówno z punktu widzenia matematyki, programowania i DSP, jak i po prostu jako sposób na poznanie czegoś nowego o otaczającym nas świecie.
Ciekawostką jest również to, że pomimo rozwoju Internetu i komunikacji radio nie tylko nie traci na popularności, ale może nawet odwrotnie – możliwość przesyłania danych bezpośrednio od nadawcy do odbiorcy, bez cenzury, kontroli ruchu i śledzenia pakietów, może znów stać się (choć miejmy nadzieję, że to jeszcze nie stanie się) istotne...
Źródło: www.habr.com