redpitayaで遊ぶ

  １．はじめに １０年ほど受信スモールループ用のアンプLZ1AQを使って到来方向を区別するために直角にクロスした２つのループを切り替えて利用してきた。 今回その発展として １）２つのループを別個のアンプに収納してRedPitayaの２つの受信端子に接続してThetisなどのＳＤＲソフトの２チャネル同時受信が可能とした ことに併せて ２）従来の２つのループは垂直偏波信号の受信であったが水平設置した３つめのループを追加して水平偏波信号を受信可能とした とした。その上で、LZ1AQのアンプにはループアンテナの切り替え機能があり３つのループアンテナを組み合わせてNVISおよびNHIS状態において偏波ダイバーシティー受信が可能とした アンテナを製作した。 図１．３つのループと２つのアンプのスモールループ ２．形状 直径5.5mmの園芸用のグラスファイバー支柱を長さ6cm直径6.0mmのアルミパイプで連結してループ形状にしてその周りに3.5sq~5.5sqの撚線を這わせたアンテナとした。これを３つ製作し図のような配置のアンテナを製作した。 LZ1AQアンプの切り替え機能を利用したので３つのループアンテナの選択は １）天頂方向からの回転偏波信号受信 ２）水平方向からの回転偏波信号受信 が可能になった。 図２．直径5.5mmのグラスファイバーを長さ6cm直径6.0mmのアルミパイプで連結 図３．直径１．４ｍのループ形状に

  １．はじめに 実際はいくらかJE3PRMさんが実測している ブログ があり、これに触発されてFreeDV（V2.0.0）のTransmitのマイク入力にあらかじめ録音しておいた小生の１５秒ほどの試験メッセージを流しTransmitの送信機入力をVoicemeeterのカセットテープ画面で録音したWAVファイルをAudacityで実測した。 ２．AudcityのインストールとPeak and RMSのプラグインのインストール まずWindowsの Audacity で適宜インストールしてそのプラグインをインストールした。今回のプラグインはピークと平均は同時に測れる便利さで 「Peak and RMS plugin」 を使ってみた。ダウンロードはこのページの「Download　You may download  Peak　and_RMS.ny by clicking here」で行うこと。 ３．測定結果 約１２５ｍS（９．６５秒から９．７７秒）の１フレーム部分を選択すれば Peak -5.274dB RMS -10.002dB で差は４．７２８dBであった。 １フレーム（１２５ｍS）のPAPR １０秒（５秒から１５秒）を選択すれば Peak -3.761dB RMS -9.858dB 差は６．０９7ｄBと大きな値になる。 約１０秒のPAPR ４．SSBトランシーバーでのPAPR許容量との兼ね合い １００W SSBトランシーバで考えると ピーク電力＝１００W（電波法の制限） 平均電力＝２５W（１００Wから－６ｄB)くらい（非効率なリニアアンプに起因する発熱からの制限） が妥当だと考えている。 これは本来のPAPR＝「PeakとRMSの差」で６ｄBである。すなわち、今回の実測したPAPR約６ｄBはちょうどよい。逆にこれ以上PAPR劣化を少なくしてRADEの仕様のように１ｄB以下（本来のPAPR=4ｄB以下）に追い込んでも平均電力が５０W近くになってしまい発熱でファイナルを破壊する危険性がある（実際に壊したとの話も聞いている）。もちろん平均電力が０Wに近くても長時間５0Wであっても１００Wのピーク値が出せる直線性がありかつ発熱に強いSSB機をお持ちの方なら問題ないが少数だと思う。 ５．まとめ 商用のリニア無線機の発熱保護を前提にすれば実測のPAPR６ｄB...

  １．はじめに 先日ある方からRADEに音楽を流してみると、「とても聞けたものではない」と聞いたので、面白そうだと思ってやってみた。 ２．実験 音楽ソースとして、 2022　WorldCupのジングル をYutubeからダウンロードして48kpbs WAVフォーマットでオーデイオファイルとした。これをVoiceMeeterのカセットテープ画面で再生してFreeDV２．００の"Input From Microphone To Computer"に入れていったん画面 "Record"をクリックしてRADEのエンコーダー出力ファイルを作った。その後これをFreeDVのToolsの"Start Play File"でFARGANでデコードしたスピーカー出力を再度VoiceMeetrのカセットテープ画面で最初の約２０秒を録音してMP3変換した。 ３．結果 まったく原音のように音楽には聞こえないが、ノイズっぽい歪んだ音にも聞こえない。どちらかというと鼻歌である。 FreeDVの資料ではエンコーダーは人体の ソース・フィルターモデル として扱っていると書いてある通りチャネルボコーダーとしての音声特徴量をまじめにできるだけ正確に抽出していることが理解できたが、当たり前のことだが楽器がソース・フィルターのモデルではないので音楽音源にはまったく不向きであることもわかった。資料に「音声特徴量の抽出」とだけ読んでは理解できないが、音声以外の音を通してみるとよくわかる価値がある実験であった。

  １．はじめに 以下小生の体験をもとにFreeDVの魅力を書いてみました。ただし不満もありますがこれは書いていませんのでご注意を。 ２．FreeDVの魅力 FreeDVの魅力は 従来のSSB音声通信と較べて ・所要無線帯域幅はSSBと同じく３ｋHz以内で同等以上の最小感度の実現   ・RADEによりPARPが１に近くなりスピーチプロセッサー不要 ・音声符号化に電波伝搬路のフェージングによる劣化がなくAGC不要 ・音声符号化で電波伝搬路からの雑音が抑圧されてNR,NB機能不要でアナログFM以上の雑音品質 ・同期再生機能で同調操作がいらず一般利用者に不評なSSBのモガモガ音なし ・スマホの4kHz音声帯域を上回る8kHzで冬季には相手局のリアルすぎる咳きこみ音が楽しめる ・定量的な受信電波伝搬路の、S/N、フェージング周期変動をリアルタイムで可視化 ・FreeDV Reporterで交信相手局のみならず周辺のFreeDV受信局情報をリアルタイムで可視化 また、過去約３０年間アマチュア無線界において商用特許権で保護された音声符号器の採用で自由な進歩が阻まれてしまったが、GNU License条件でソースコードが開示されており誰でも自由に改善できることは音声符号化技術に興味のあるアマチュアにとっての魅力です。 今回FreeDVを実体験することで、１９２３年にもっとも周波数占有帯域が狭くもっとも電力効率の良いとされるSSBの登場でその後開発が停滞したHF帯音声無線技術がやっと１００年後にAI技術の進歩次第ではSSBを凌駕する通信方式をアマチュア無線界から提示できる可能性を一般のアマチュアも感じてもらえると思っています。 ３．参考文献 鈴木誠史、吉谷清澄； 通信方式としてのSSBの変遷；　通信総合研究季報、　Vol 34 No.171、 June 1988 David Rowe, Jean-Marc Valin; RADE: A Neural Codec for Transmitting Speech over HF Radio Channels;  ２０２５年６月１０日　記

 FreeDVの新モードRADEは２つの深層機械学習を採用して従来のモードに比べて良好な音質で好評であるが、現状利用可能な暫定版は内蔵送信フィルターを省略してできるだけPAPR（ピーク対平均電力比）を小さくしているということで占有帯域幅は本体無線機のフィルター規格値３ｋHzになってしまう。このことは無線設備規則上問題ないが、JARLバンドプランが１０MHｚ帯だけは２ｋHz以下となっている現状からこれに対処するために付属装置に付加的な送信フィルターを追加する検討が進められておりこの成果はJH1PCFさんの本サイトの記載とCQ ham radio QEX　No.５４の「FreeDV最新ガイド」のなかで詳しく紹介されている。 しかしながらIARUのバンドプランのデジタル音声モードの占有帯域幅は全バンドでアナログSSBと同じく３ｋHzである。１０MHｚ帯に限ってはSSBの運用自体が一般的に認められていない中でアマチュア人口の比較的少ないことを理由に豪州とニュージーランドなどの南半球では３ｋHz幅のSSBの運用を認めている。以上からJARLのバンドプランの中途半端な２ｋHz規定に技術的妥当性と国際的な認知度と将来性はあるのかそしてこれは新たな「ガラパゴス規定」の典型ではないかと以前から危惧していた。 今回RADEの問題を契機にしてJARLのバンドプランの２ｋHz規定そのものに我々が見過ごしていた制度上の問題があることがわかり別途「 改正されたJARLバンドプランの１０MHｚ帯の占有帯域幅２ｋHz以下は無線設備規則違反で非合法 」としてまとめることができた。 たしかにRADEだけを考えると局所的な問題として技術的に回避して片付けられなくもないが、RADEとは異なる新たなデジタル音声技術の今後に大きな制限を与える懸念から本質的な解決を総務省とJARLに指摘しなければ将来にツケを回すと思っている。10MHzを14MHzのサブバンド的に日頃から利用されている諸兄の大所高所からのご意見を伺いたいと思い小生の考えをここに記載した。 以上 （２０２５年３月３日記）

お断り： このブログはFreeDVのRADEモードで久しぶりにQSOさせて頂いた方と「１０MHｚ帯でJARLバンドプランの２KHｚに合わせる」技術的テーマのメールのやり取りで、「技適の占有周波数帯域は３ｋHzである」ということを教えて頂いたことから始まった。電波法の条文を読むのは久しぶりでありもの論理構成力の低下ともの忘れの激しい頭脳で体力的にも厳しく、１０MHｚ帯の占有周波数帯域をどのように決めたかを巡ってJARL内部での議論と総務省担当のやり取りもまったく知らず調べた事実だけに基づいて推定する作業は４ヶ月を要した。よって、このブログに書かれた推定の部分は小生の推理であり事実確認したものではないことを明記しておく。 新たなお断り：このブログはなぜこのようになったかを直接事実確認していないのでどのように無線設備規則違反を起こしているかについて論理的に詳しく書いたが読むのにエネルギーが必要と思う。結局どうなのよ？と思われる方は最後の６月２１日の追記部分を読んで頂き必要に応じて本文を読んでいただければ、引退組にとっては「自分も引き継ぎに失敗したこともあるし、よくあることね」と腑に落ちることが書かれいるのでここだけでも読んでいただきたい。 （２０２５年６月２２日追記） １．はじめに 令和５年９月２５日施行の ＪＡＲＬバンドプラン で、１０MHｚ帯の１０．１３０－１０．１５０MHｚ帯の使用区別は占有周波数帯幅が３ｋHzの電波の型式は狭帯域のデータであったのが１０ｋHz拡大されて１０．１２０－１０．１５０MHz帯で全ての電波型式（SSBとAMを除く）と拡大されたが占有周波数帯幅が２ｋHzに縮小された。 狭帯域のデータ以外の運用も可能になって一年経過し、利用者が少数の１，２級ハムのみの周波数帯域のため混雑もなくデジタル化を促進するこの拡大自体は喜ばしいが、なぜか占有周波数帯幅が従来の３ｋHzから２ｋＨｚに狭くなっている。 ２．関連する電波法関連規定の調査 ２．１　 総務省告示第八十号 ：２ｋHz以下 JARLのバンドプランに法的拘束力を与えるために総務省告示第八十号が制定されており、JARLバンドプランと同様に１０．１２０－１０．１５０MHz帯はすべての電波の型式で利用可能であるが占有周波数帯域は２ｋHzとなっている。 これで例えば最近話題のデータ通信VarACで３ｋHzの運用...