FreeDV運用ガイド

オープンソースによるデジタル音声通信

この画面は、簡易表示です

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実際の交信について

投稿日 by Hiro

交信を始める前に、設定の確認をしていきます。

交信を始める前に、パソコンのサウンドデバイスの接続、動作確認から
交信に使用するデバイス(運用者側、無線機側のI/F)を接続して進めます。

接続例5で説明していきます。
既定のデバイス
運用者側マイク Mixing Driver 1 for US-1×2(外部接続USBオーディオI/F)
運用者側スピーカー High Definition Audio Device
既定の通信デバイス
無線機側マイク 6-USB Audio CODEC
無線機側スピーカー 6-USB Audio CODEC
として説明します 

Win 10 サウンドデバイス確認
設定→システム→サウンド→サウンドコントロールパネルと進みます。
使用する予定のデバイスが既定のデバイス、既定の通信デバイスと
なっているか、確認します。

運用者側マイクに向かって声を出して、十分なレベルを取れることを
確認します。不足しているときは、マイクブーストを調整します。

FreeDVソフトを起動してTools→Audio Configを開きます。
受信側(Recivie) 送信側(Transmit) 運用者側,無線機側共に
オーディオデバイスが正しく設定されているか確認します。

受信側
送信側

FreeDV受信側 設定の確認

無線機のスイッチを入れて、FreeDVのモードを、仮に700Dにセットします。
スタートボタンを押してFreeDVの受信を始めます。
下のようなウォーターホール画像が流れることをチェックします。
この状態で、アナログボタン(Analog)を押して、運用者側スピーカーから
無線機の受信音が、遅れて流れてくることを確認します。
確認が取れたらアナログボタン(Analog)を押して、元に戻します。
FreeDVソフトは、スタートボタンを押したままで次に進みます。

FreeDV送信側 設定の確認

無線機で空いている周波数を、探してアンテナとの接続をチェックします。
送信キャリアレベルを最低(5W程度)にセット。
運用者側マイクを用意、PTTボタンを押して送信がされることを確認
マイクに音声を入力しない状態でFreeDV From Micが振れないことを
確認します、もしも振れている場合は、マイクの不良、または接触不良
等考えられます。
写真は無音状態の写真です。

マイクレベル調整
マイクに、音声を入れて平均レベルを±0.2程度に、
ピーク値で±0.3程度になるようににマイク入力レベルを調整します。
大き過ぎると受信側で、復調時に声が裏返ります。
下の写真を参照 して下さい

各モードのALCと送信電力の関係について

送信出力によっては、 SSBでの一定出力での連続送信となります。
終段に過大な負担が掛かり、終段破壊などなる場合があります。
運用に際しては、まずはじめに、送信出力を最小にして、アンテナの状態を確認し
異常無き事を、確認して徐々に出力を上げ、異常なきことを確認しながら
運用するように心がけて下さい、運用に際しては自己責任でお願いします。

オーバードライブの送信レベル は
FreeDVを初めて使用するユーザーにとって非常に一般的な問題です。
まず、送信機のキャリア出力を最大にします。
そして無線機側インターフェイスのレベルと無線機の
マイクレベル等を調整してALCが、微かに振れるか
振れないかの状態に調整します。

コンピューターから無線機への送信レベルは重要です。
送信時に、運用者のレベルを調整するだけでつつかれています。
FreeDVの送信信号では、トランスミッターをオーバードライブすると、
トランジット信号が歪み、オーバードライブされた信号は、
受信側のSNRが低くなります、これは非常に一般的な問題です。
ピークがクリッピングされず、平均が最大の約半分になるように、
無線機側インターフェイスの音声レベルを調整します。

100Wが最大電力の無線機の場合、平均電力は20Wでなければなりません。
700Dモードの場合、最大出力の20%程度が適正出力とされています。
他のモードでは、占有帯域幅が700モードよりも広いため、
若干オーバードライブレベルは低くなります。
FreeDVを使用した場合、音声SSBよりも多くのパワーが得られません。
無理なオーバードライブは、しないように心がけてください。

FreeDVは、無線機で特別な処理をしない状態を好みます。
送信時には、無線機のコンプレッサー、送信音声イコライザーを
オフにする必要があります。
FreeDVは、受信した信号をバンドパスフィルター、ノイズリダクション等の
DSP処理すると、うまく機能しません。
復調器には独自の非常にタイトなフィルターがあります。

USBまたはLSB?
10 MHz未満の帯域では、LSBがFreeDVに使用されます。
10MHz以上では、USBが使用されます。
多くの議論の後、FreeDVコミュニティは、FreeDVが音声モードであるという理
由に基づいて、SSBと同じ規則を採用しました。
SSB運用モードは各バンドの慣例に従います。
3.5Mhz 7MhzはLSB 14Mhz 18Mhz 21Mhz等は、
USB側 での運用になります。

SSBでQRMに悩まされていてもFreeDVでは
静かな環境の中で会話をすることが出来ます。
Sは3~5程度で安定していれば充分です。

運用周波数、時間について
日本国内では、毎週末 土日祝の午前中9時頃から定期的な
運用を行っています。
※また、PSKレポーター
Display Reception Reports (pskreporter.info)
でmodeをFREEDVと指定すると、ソフトを立ち上げて受信をしている局
周波数を見ることが出来ますので、こちらも活用してください。
周波数については、7.200MHz(LSB)付近で4エリア(岡山県) 0エリア(長野県,新潟県)の局を
中心にして運用しています。
夜間の運用周波数は3.8Mhz帯の場合 3.748Mhz17時頃から18時頃
19時から21時頃の間信号が聞こえている時があります、是非交信に参加して下さい。

コンディションが開いている場合
14.236MHz , 18.165MHz , 21.313MHz,50.325MHz付近での (親USB)での
運用をしている時もあります。

実際のリアルタイム運用情報はSNS(ツイッター)などで発信している時も
ありますので、運用したい、受信してみたいと思われた局長さんは
連絡していただけると幸いです。
メールはこちらまで JH0PCF かんだ
最後まで、お付き合いいただき、ありがとうございました。



交信の準備設定について

投稿日 by Hiro

はじめに
このモードは、FreeDVソフトのPTTボタンを押すと、FT4,FT8と同様に
連続したデジタル信号で変調された、電波が送り出されます。
送信出力によっては、終段に過大な負担が掛かり、終段破壊などなる場合があります。
運用に際しては、まずはじめに、送信出力を最小にして、アンテナの状態を確認し
異常無き事を、確認して徐々に出力を上げ、異常なきことを確認しながら
運用するように心がけて下さい、運用に際しては自己責任でお願いします。

※このページの下の方に、実際に送信をするようになった時に
こちら側の送信音声の了解度を上げるための大切なフィルター設定
の情報を掲載しています、大切な情報になります。
目を通すようにしてください。

FreeDVの受信をする事が出来るようになったら
今度は、実際に交信をするための準備に入ります

・最初にPTT制御の確認から Tools→PTT Config設定
PTT制御の仕方は、各メーカー、それぞれの無線機によって違いがありますので
一概には言えません、参考までに八重洲無線 FTDX3000の場合
無線機のメニューNo,065 Mode cw  PC KEYING RTS
PTT制御の仮想COMポートをCOM6とした場合、上の写真の状態で
制御することは出来ています。
Test PTTを押して、PTTがON/OFF制御出来ることを確認して下さい。

・PTT制御にHamlib Settingsを使用する場合

無線機の周波数読み取りポート(八重洲無線ではCAT)のポート番号を
Serial Deviceにセット、Serial Rateをパソコンの
デバイスマネージャー>ポート(COMとLPT)該当するポート番号の
プロパティーをクリック>ポートの設定と進みます。

無線機のビットレートとパソコンのCOMポートのビットレート
ストップビットを合わせてOKとします。
上の画像はFTDX3000での設定例です。
その上でUSE Hamlib PTTをクリックして、Test PTTを押して
無線機が送信状態になることを確認します。そして画像のように
Serial Paramsにビットレートなどの情報が表示されることを確認します。
USE Hamlibを使う設定としたときは無線機に入る
信号の流れも変わる事があります、スタートしてPTTボタンをクリック
しても送信されない時は、無線機のメニューからSSB MIC SELを確認して
該当する入力デバイスに変更して下さい。

Icom製無線機を使用している場合、Hamlib は接続時に
無線機のデフォルトの CI-V アドレスを使用します。
この値が変更されている場合は、「無線アドレス」フィールドに
正しいアドレスを指定できます (有効な値は 16 進数で 00 から FF まで)。
IC7300に付いての設定例の情報を頂きました
JA4JOE 尾中様のサイトです。
“00” は “ワイルドカード” CI-V アドレスであることに注意してください。
そのアドレスに対するコマンドに応答するには、
無線機で「CI-V トランシーブ」オプションが有効になっている
必要があります。それ以外の場合は、無線機で設定したのと同じ
CI-V アドレスを使用するように FreeDV を設定する必要があります。
最良の結果を得るには、「00」/「CI-V トランシーブ」が
使用されている場合は、チェーン内に他の Icom/CI-V 対応デバイスが
ないことを確認します。
ハムリブがIcom製無線機で動作しない時
Icom 無線機で最も一般的な問題は、FreeDV で設定された
CI-V アドレスが無線で設定されたアドレスと一致しないことです。
FreeDV と無線の両方の CI-V アドレスが同じであることを確認します。
FreeDV 側で「00」を使用する場合は、無線で「CI-V トランシーブ」
オプションが有効になっているか、または無線がそのアドレスに
送信された要求に応答しないことを確認します。

IC7300に付いての設定例の情報を頂きました
JA4JOE 尾中様のサイトです。

https://tanukijima.at.webry.info/202103/article_11.html

*PTT制御にHamlibを使いPSKレポーターにクリックをしていると
 FreeDVソフトがクラッシュ(突然終了)する事があります。
 PSKレポーターの機能のついては、実験的な要素も有り
 まだ不安定な部分も、有りますのでクリックをしなくても
 良いと思っています。


・FreeDV 1.4 ツール-オプションについて Tools→Options

ツール-オプションダイアログ:

  1. クリッピング:700Cおよび700Dでは、Tx信号をクリップすることにより、
    ピーク/平均電力比(PAPR)(クレストファクターとも呼ばれます)を
    12dBから8dBに低減します。
    また700Eリリースには、700Dのオプションの圧縮(クリッピング)と
    700E送信波形も含まれ、ピーク対平均電力比を約4dBに低減します。
    たとえば、100WのPEP送信機は約40W RMSに駆動することができます。
    これにより、TxスペクトルとRx散布図に少しノイズが追加されますが、
    パワーアンプをより強く駆動できる場合があります。
    パワーアンプに過負荷がかからないように、注意して使用してください。

    この設定をクリックすると受信側での明瞭度が落ちます。
    受信側からレポートをもらいながら使用して下さい。
    通常はクリックしません。
  2. Tx Band Pass Filter:700Dモードの送信帯域幅を約1000 Hzに制限します。
    通常はクリックしたままにします。
  3. 700Dインターリーバー:インターリーバーは複数のフレームにわたって
    エラーを平均化するため、変化の激しいフェージングの場合、また
    バーストエラーのある場合のパフォーマンスが向上します。
    16フレームのインターリーバーは、パフォーマンスを4dB改善します。
    ただし、インターリーブにより遅延が追加され、同期が遅延します。
    txとrxの両方に同じインターリーバー設定が必要です。
    たとえば、2に設定すると、2つの160msフレームで平均エラーが改善し、
    処理に要する時間に、TxとRxの両方で2×160 = 320msの遅延が発生します(合計640ms)。
    この設定もクリックします
    インターリーバーは通常1に設定されます。
  4. 700D手動同期解除:このオプションを選択した場合、
    手動で同期を解除する必要があります([再同期]ボタン)。
    同期の自動フォールオフを無効にします。インターフェーバーとの
    長い再同期遅延を回避するために、長いフェード中に700Dの同期を
    維持するのに役立つ実験的な機能です。
    通常はクリックしません。
  5. Txt Msg欄は自局のコールサイン情報などを入れておきます。

FreeDV 1.5から加わった機能について

FreeDV は、ツール オプションのオプションを有効にし、コールサインと
グリッドの正方形を指定することで、フリーDV 信号レポートを
PSK Reporterに送信する機能を持っています。
有効にすると、FreeDV はフリー フォームの
Txt Msgフィールドを無効にし、コールサインフィールド
のみを送信します。

FreeDV は、PSK レポーターにポジション レポートを
提出する前に、受信した情報を検証します。
これは、FreeDV が無効なコールサイン
(存在しないコールサインや実際の FreeDV 以外のユーザーに
対応するものなど) をサービスに報告しないようにするためです。
ただし、エラーが発生しても、受信したテキストは
すべてメイン ウィンドウに表示されます。

PSK Reporter に送信されたレポートは、
フィルタリングを容易にするためにモード “FREEDV” を
使用して表示されます。ユーザーの現在のモード(700D、1600など)は、
受信レポートをホバーまたはクリックすると
「Using」フィールドにも表示されます。

PSKレポーターが無線の周波数を読み取ることができるように、
Hamlib を有効にする必要があります。この場合、プッシュ開始に
メッセージが表示されます。

ToolからOptionsを選択します、Txt Msgに自局の送信する情報を入力します。

その後PSK Reporting にクリックを入れて コールサイン 
グリッドロケートを入力、その状態で交信を始めるとグリッドロケーター
に情報が送信されモードにFreeDVを選択、バンドを選んでGOボタンを押すと
運用情報が表示されます。

FreeDV 700オプション

コントロール説明
クリッピング送信波形をハードクリッピングして、平均電力を増加させますが、
多少の歪みが生じます
700Cダイバーシティコンバイン2セットの700Cキャリアを組み合わせて、
フェージング時のパフォーマンスを向上
700Dインターリーバーインターリーブする700Dフレームの数を大きくすると、
フェージング時のパフォーマンスは向上しますが、
遅延が増加します
700D Txバンドパスフィルター700D TXスペクトル帯域幅を 1000 Hzに制限します
700D手動同期解除700Dの同期を強制し、同期を自動的にドロップしません

OFDMモデム位相推定器オプション
OFDM Modem Phase Estimator Options

これらのオプションは、OFDMモデムを使用する
FreeDV 700Dおよび2020モードに適用されます。

  1. [高帯域幅]オプションを使用すると、位相が急速に変化するチャネル
    (高速フェージングHFチャネルやEs’Hail 2衛星など)のパフォーマンスが向上します。
    オフにすると、位相推定器の帯域幅が自動的に選択されます。
    高速で同期を有効にするために高で開始し、低帯域幅に切り替えて
    低SNR HFチャネルのパフォーマンスを最適化します。
  2. DPSK(差分PSK)チェックボックスには同様の効果があります-
    位相が急速に変化する高SNRチャネルでのパフォーマンスが向上します。
    このオプションは、OFDMモデムを変換して、コヒーレントPSKではなく
    差動PSKを使用します。DPSKは、FreeDV 1600などの以前の
    FreeDVモードで使用されます。これはTxおよびRx側に影響するため、
    両側でDPSKを選択する必要があります。
    このオプションは、必要に応じてクリックします。

・ツール-フィルター
Tools→Filter

このセクションでは、Tools-Filterの機能について説明します。

上の画像は、2023年4月現在リリースされているVer 1.8.9版のFilter設定です。
上記のフィルター設定は、声が裏返る等のレポートを、もらった際に
低域をカットして、中音域にピークを置いた設定になります。
マイクによっても、変わりますのでレポートをしてもらいながら
調整が必要です。

コントロール説明
ノイズ抑制Speexプリプロセッサを使用して、マイク信号のノイズ抑制、
残響除去、AGCを有効にします
700C / 700DオートEQFreeDV 700CおよびFreeDV 700Dコーデック入力オーディオの
自動イコライゼーション

Auto EQ(自動イコライゼーション)は、入力された音声を、最適な周波数分布に調整します。
聞きづらい低音の声の裏返りを低減し、受信側の了解度を上げることができます。
Auto EQ(自動イコライゼーション)は 、通常はクリックした状態で運用します。
相手からのリポートによって、聴きづらい場合はクリックを外します。
併せて、マイク イン イコライザ-(Mic In Equaliser)をクリックして
上の図のような設定にします、あらかじめ音声イコライザーを調整しておかないと
復調したときにケロケロと声が裏返り了解度が落ちてしまいます。
特に低音域のカットは大事です。

音声イコライザーの設定は、まだ改善の余地があります。
モードによっても違いがあると思われますので
受信側からレポートをもらいながら、調整していきます。
2020モードでは、Bass Freq 100Hzで-20dB 中域、高域をフラットに
近づける事で、受信側の復調に、良好な結果が得られるとの報告があります。

 



FreeDV信号の受信について

投稿日 by Hiro

アマチュア無線の基本は、まず受信(ワッチ)をする事から始まると、言われています。
信号が聞こえていないと交信も出来ません、FreeDVについても同様です。
それでは、どんな信号がFreeDVの信号なのでしょうか、ここではその見分け方
特徴などついて説明していきます。

受信をしていると 一定の帯域幅、信号強度で連続したデジタル変調の信号を聞くことがあります。
最近の無線機では、ウォーターホール画面を備え付けたものも、多くなってきています。
受信音声の帯域幅も、表示されるものもあります。

もしAF-FFTで、上のような画像の信号が出てきたら、
それがFreeDVの信号です。
画像は700Dモードの信号を受信した場合のもので
受信帯域幅は、およそ1KHzになっています。

占有帯域幅についてもう一度見てみます。

モード 最小SNR フェージング 復調遅延時間 音声帯域幅 占有帯域幅
SSB 0 8/10 短い 2600 3KHz
1600 4 3/10 短い 4000 1.3KHz
700C 2 6/10 短い 4000 1.5KHz
700D -2 7/10 長い 4000 1.13KHz
700E 1 7/10 中程度 4000 1.5KHz
2020 4 5/10 長い 8000 1.6KHz

最小SNRは 、スムーズに会話できないSNRです。
通常この値を下回ると、音声がケロケロとしてきます。

フェージングがある場合、最小SNRは数dB高くなります。
[フェージング]列は、各モードがHFフェージングに対して
どれほど信号を安定して、復調出来るかを示し、
高いほど復調が崩れません。

FreeDV 700Dはチューニングに敏感です。同期を取得するには、
送信周波数の+/- 60Hz以内でなければなりません。
これは、一般に+/- 1 Hzの精度を備えた最新のラジオでは簡単ですが、
古いVFOベースのラジオで使用する場合はスキルと練習が必要です。

FreeDV 2020交信のヒント

  1. AVXをサポートする最新の(2010年以降)Intel CPUが必要です。
    AVXがない場合、FreeDV 2020モードボタンはグレー表示されます。
  2. いくつかの声は非常に荒いかもしれません。初期のテストでは、
    テストされた受信例の約90%が適切に機能します。
  3. 700Dと同様に、FreeDV 2020を同期するには、-/ + 60Hz以内で
    調整する必要があります。
  4. 大幅なフェージングの場合、同期には数秒かかる場合があります。
  5. 2秒間の復調に必要な時間があります。
    これを調整してみてください(ツール-オプション-FIFOサイズ。
    以下のサウンドカードデバッグセクションも参照してください)。
  6. 音声キーヤーファイルは、16 kHzモノ16ビットサンプル形式で
    ある必要があります。


実際のFreeDV交信では700Dモードを中心に運用をしています。
FreeDVソフトを立ち上げて、モードの700Dをクリックしてスタートを押します。

FreeDV信号を、何も受信していないときは、上の写真のような状態になります。

SSBの音声信号を受信したときは、上の写真のような状態の
ウォーターホールになります。

少し弱めの信号を受信したときのウォーターホール画像です。
受信音声も完全に復調出来ずケロケロ音が混じっています。

受信信号も強い時は、上のような、はっきりとしたウォーターホールが見えて
復調もしっかりと出来ます。

それでは、各モードの受信時のウォーホール画像、受信音声を見ていきましょう

上の写真は、700Cモードの信号を、受信したときのウォーターホール画像です。

上の動画は、700Cモードの受信時の動画です。

上の写真は、700Dモードの信号を、受信したときのウォーターホール画像です 。

上の動画は、700Dモードの受信時の動画です。

上の画像は700Eモードの受信時の画像です。
このモードはFreeDV Ver1.5から実装されたモードです。

上の動画は700Eモード受信時の動画です。

上の画像は800XAモードを受信したときの画像です。

上の動画は800XAモードを受信した時の動画です。

上の写真は、1600モードの信号を、受信したときのウォーターホール画像です。

上の動画は、1600モードの受信時の動画です。

上の画像は2400Bモードを受信した時の画像です。
帯域が広いので28MHz帯以上のFMモード 
F1E F7Wでの運用になります。

上の動画は2400Bモードを受信したときの動画です。

上の写真は、2020モードの信号を、受信したときのウォーターホール画像です。

上の動画は、2020モードの受信時の動画です。

上の画像は700Dモードで、とても良い受信状態のものです。
SNRが、17から19を示していて、きれいな復調で聞くことが出来ました。

どうでしょうか、FreeDV受信信号の受信について、
わかって頂けたでしょうか。
ワッチをしていてFreeDVの信号を見つけたら
受信時に、すべての音声処理をオフにして
DSPノイズリダクションをオフにして
受信オーディオ帯域を可能な限り「フラット」に設定して、
特別な受信フィルターは使用せずに 、受信をしてみて下さい。

ここで紹介した、動画の音源について ←ここで
freedv_test音源.Zip ←ダウンロード出来るようにしてあります。
活用方法は下記の画像を参照
任意のモードを選択スタートさせて、
tools>Start/Stop Play File From Radioで再生出来ます。



サウンドカードの設定について

投稿日 by Hiro

サウンドカードの構成

受信のみの操作では、サウンドカードが1枚あれば十分です。これは開始するのに最適な方法です。

送信/ 受信操作には、2枚のサウンドカードが必要です。1つは無線機に接続し、
もう1つはオペレーターに接続します。無線機に接続するサウンドカードは
無線機の内部USBサウンドカード、または自家製及び市販のリグインターフェイスなどを
リグインターフェイスデバイスにすることができます。

2番目のサウンドカードは、多くの場合、USBヘッドフォンのセット、またはコンピューターの
内部サウンドカードです。

受信のみ(1つのサウンドカード)

受信専用ステーションから始めます。コンピューターの基本的なサウンドハードウェア、
たとえばコンピューターのマイク/スピーカーだけが必要です。

  1. [ツール]-[オーディオ設定]ダイアログを開きます
  2. 下部で[受信]タブを選択します
  3. 無線機をパソコンから(通常は上部の)デフォルトのサウンド入力デバイスを選択します
  4. では、コンピュータにスピーカーから/ヘッドフォンウィンドウをデフォルトの
    サウンド出力デバイスを選択します(通常は上部)
  5. 下部で[ 送信]タブを選択します
  6. マイクからウィンドウを選択なし
  7. にある無線機窓選択なし
  8. OKを押してダイアログを閉じます

[開始]を押すと、FreeDVはマイク入力の入力信号のデコードを開始し、デコードされたオーディオを
スピーカーから再生します。有効なFreeDV信号が受信されない場合、オーディオは再生されません。

コンピューターのマイク入力を無線機受信機に接続すると、受信信号をデコードできます。
リグインターフェイスがある場合は、それをFrom Radio To Computerデバイスとして設定し、
コンピューターのサウンドカードをFrom Computer To Speaker / Headphoneデバイスとして
設定してみてください。

Tx / Rx操作では、[ツール]-[オーディオ設定]の[ 送信]タブと[ 受信]タブを設定して、
2枚のサウンドカードを設定する必要があります。

受信した場合、FreeDV信号から、あなたの無線機は、お使いのコンピュータによって
復号化されて送信されてスピーカー/ヘッドフォンから聞くことが出来ます。

送信時に、FreeDVはマイクから音声を取得し、それをコンピューターで
FreeDV信号にエンコードします。この信号は 無線で送信されます。

タブ サウンドデバイス ノート
受信タブ 無線機からコンピューターへ FreeDV信号からコンピュータに
無線機リグインターフェース
受信タブ コンピューターからスピーカー/ヘッドフォンへ コンピューターからスピーカー
/ヘッドフォンへのデコードされた
オーディオ
送信タブ マイクからコンピューターへ マイクからコンピューターへの音声
送信タブ コンピューターから無線機へ 送信用の無線リグインターフェイスに
送信されたコンピューターからの
FreeDV信号


それでは、実際の接続例を見ていきます。

接続例1及び2の場合は、パソコン内蔵のサウンドデバイスを、
運用者側で使用します。
無線機側のオーディオインターフェイスは自作することも可能ですが
この場合は、PTT制御の回路も自作する必要があります。
無線機側接続の市販されている代表的なインターフェイスに八重洲無線SCU-17
MFJ製MFJ-1204を国内ではラジオパーツジャパンが取り扱っています
実際のパソコンのオーディオプロパティ並びに、FreeDVのオーディオコンフィグ画面です。

Receive 受信側のタブでは
From Radio To ComputerではUSBオーディオ入力(マイク)に
From Computer To Speaker / Headphonesでは、パソコン内蔵のスピーカー出力とします。
ここでは、パソコン内蔵のオーディオインターフェイスをHigh Defitntion Audio
外部USBオーディオインターフェイスを6-USB Audio CODECとしています。

Transmit 送信側タブ
From Microphone To Computerではマイク パソコン内蔵のマイク
From Computer To Radioでは USBオーディオ出力(スピーカー) とします。

接続例3の場合、パソコン内蔵のサウンドデバイス
無線機側接続インターフェイスで使用します。
代表的なインターフェイスとして、USBIF4CWがあります。
運用者側は、外部接続のUSBオーディオI/Fとマイクとスピーカー(ヘッドホン)
またはUSB接続のヘッドセットを使用します。
実際のパソコンのオーディオプロパティ並びに
FreeDVのオーディオコンフィグ画面です。

Recieve 受信側タブ 
From Radio To Computer を、
パソコン内蔵サウンドデバイスの入力(マイク)に
From Computer To Speaker / Headphonesでは、
外部接続のUSBオーディオ出力(スピーカー)とします。

Transmit 送信側タブ
From Micophone To Computerでは、
外部接続のUSBオーディオデバイスのマイク側
From Computer To Radio ではパソコン内蔵の
パソコン内蔵サウンドデバイスの出力(スピーカーとします)

接続例4,接続例5は、接続例1,2の設定で運用者側にパソコン内蔵のオーディオ
インターフェイスを使わずに外部USBオーディオインターフェイス
(USB接続コンデンサーマイク,USB接続の出来るマイクプリアンプ,ミキサー,
単体のコンデンサーマイク,USBスピーカー)等を接続して運用します。
どちらか言えば、上級者向けの設定となります。

*PTT ConfigでHamlib Settings でUSE Hamlib PTTとした場合
無線機へのマイク入力経路が変わる時があります。
この場合は無線機のメニューからSSB MIC SELを探して
使用しているオーディオデバイスを設定して下さい

オーディオデバイスの変更について

オーディオデバイスを変更する場合(たとえば、サウンドカード、USBハードウェアの追加または削除)、
スタートを押す前にTools / Audio Configダイアログをチェックして、
オーディオデバイスが期待どおりであることを確認することをお勧めします。
これは、ヘッドセット、USBサウンドカード、仮想ケーブルなどの
オーディオデバイスが最後にFreeDVを使用してから切断された場合に特に重要です。

設定更新はツールの左下隅に/オーディオConfigが、通常のオーディオデバイスのリストを更新します。
既知の作業構成のスクリーンショットを保存しておくと、
ユーザーにとって便利です。Windowsの更新後に、
予期しないオーディオ構成の変更が発生することもあります。

別の解決策は、FreeDVを再起動し、オーディオハードウェアを変更した後、
Tools / Audio Configを再度確認することです。

Tools / Audio Configを更新せずにUSBオーディオデバイスを変更/削除すると、
FreeDVがクラッシュする場合があります。



FreeDVに必要な電波型式について

投稿日 by Hiro

FreeDVで使われる電波型式は、次のようなものがあります。

パソコンなどの付属装置から、出力されたFreeDVのデジタル音声信号を
無線機により、SSBの変調方式で電波として送り出された場合
1.G1E : デジタル化音声でPSKでの送信
2. G7W : デジタル信号の2つ以上のチャネル で
 電話(音響) ,データ転送に使用
以上の2つの電波型式を必要とします。      

パソコンなどの付属装置から、出力されたFreeDVのデジタル音声信号を
無線機により、FMの変調方式で電波として送り出された場合
1.F1E : デジタル化音声でFSKでの送信
2. F7W : デジタル信号の2つ以上のチャネル で
 電話(音響) ,データ転送に使用
以上の2つの電波型式を必要とします。

この電波型式での運用は、FMでの運用を許可された周波数帯、
28MHz帯以上での運用となります。
24MHz帯以下で、免許されている局もありますが、実際の運用は出来ません。

占有帯域幅について

モード最小SNRフェージング待ち時間音声帯域幅占有帯域幅
SSB08/10低い26003KHz
160043/10低い40001.3KHz
700C26/10低い40001.5KHz
700D-24/10高い40001.13KHz
700E17/10中程度40001.5KHz
202045/10高い80001.6KHz

現在、一般的なFreeDVに関しての情報では、占有帯域幅を1.13KHzとしています。
具体的にはG1E, 1K13 G7Wの表記です、これは700Dモードで運用した場合の電波型式です。
この免許の指定の中で、1600モード,700Cモード,2020モードでの運用は指定範囲外となります。
このページでは、FreeDV1.4ベータ版に実装されている、800XA,2400B以外のモードに関しての
付属装置諸元について紹介します。

※説明が重複しますが、下の画像の図では、パーソナルコンピュター変調方式
から第2送信機の入力がMIC端子への入力となっています。

最近の無線設備では外部入力としてUSBオーディオを実装した無線機もあり
技適機のまま、送信機にパソコンを接続して行うデジタル・データ通信を行う
場合は「アマチュア局特定付属装置」として扱われ、すべてのアマチュア局の
送信機の外部入力端子に「アマチュア局特定附属装置」が接続されることを
前提として捉えることとしておりますので、アマチュア局特定附属装置が
送信機の外部入力端子に接続されている場合には、工事設計書に
当該アマチュア局特定附属装置に係る電波の型式が記載されていない場合で
あっても、当該電波の型式を使用することができます。

無線設備の免許のされ方に、違いはあると思います(保証認定、無線機改造等)
事情は違う場合もありますのでケースバイ・ケースで総合通信局に
確認をしてください。

上の図は付属装置諸元の参考諸元です。
実際の申請では、G1Eに占有帯域幅指定は付けていません

※令和5年9月25日省令改正において
「アマチュア局特定付属装置」が定義され
送信機にパソコンを接続して行うデジタル・データ通信が広がっており、
送信機の外部入力端子にパソコンを接続して運用することが
一般的なものとなっていること等を踏まえ、「アマチュア局特定附属装置」
の免許手続が簡素合理化されました。
「アマチュア局特定附属装置」については、すべてのアマチュア局の送信機※の
外部入力端子に「アマチュア局特定附属装置」が接続されることを
前提として捉えることとし、次のとおり簡素合理化されました。
なお、人工衛星等のアマチュア局については、アマチュア局特定附属装置の
制度の適用はありません。
※適合表示無線設備以外の無線設備(送信機)も対象です。

  1. ①アマチュア局特定附属装置については、無線局事項書及び工事設計書への記載は不要です。
    (無線局事項書の備考欄への「デジタルモードのため附属装置(PC)を接続」等の記載、
    送信機系統図(附属装置の諸元を含む)の添付も、不要です。)
    ※「無線局事項書及び工事設計書」に、アマチュア局特定附属装置に係る記載があっても、
    記載がない場合と同様に手続が行われます。
  2. ②開局時、無線設備変更時を問わず、アマチュア局特定附属装置を含めた手続、
    検査等は、不要です。

  3. 〔補足〕工事設計書の記載とアマチュア局特定附属装置について
  4. 無線局免許状等の記載上の簡素合理化のため、周波数等の一括表示記号が導入されますが、
    実際には、工事設計書に記載された無線設備が発射可能な周波数等以外は
    使用できないこととなっております。
  5. 「アマチュア局特定附属装置」については、すべてのアマチュア局の
    送信機の外部入力端子に「アマチュア局特定附属装置」が接続されることを
    前提として捉えることとしておりますので、アマチュア局特定附属装置が
    送信機の外部入力端子に接続されている場合には、工事設計書に
    当該アマチュア局特定附属装置に係る電波の型式が記載されていない場合で
    あっても、当該電波の型式を使用することができます。

    省令の改正によりFreeDVの電波型式を申請しなくても
    運用が可能になりました。

以下の記述は、省令改正前の記載となります。

上の画像は、FreeDVで運用している送信機を第2送信機とした場合のものです。
FreeDV 700Dモード以外のモードについての申請に必要な資料をまとめた
FreeDV申請パックを作りました。
FreeDV 1.4ベータに実装されている1600モード
FreeDV 1.5.2 ベータ版に実装されている700Eモード
700Cモード,2020モード,800XAモード,
2400Bモードの付属装置諸元を、上記のようにまとめてあります。
付属装置諸元についての補足説明を含んでいます。
またVer1.5.1に新しく実装された700Eモードの運用については
FreeDV申請パックを使って申請した場合
または2020モード対応の、G1E 1K60 G7Wの免許を受けている場合、
占有帯域幅が指定内となりますので、改めて変更申請を出す必要はありません。
2020年に施行された、免許手続きの簡素化によるものです。
ただG1E 1K13 G7Wの指定を受けている場合は、申請パックを使っての
変更申請が必要となります。


2021年2月にFreeDVの開発元より、最新の諸元が公表されました
それを元にして実装されているモード、全ての諸元を
FreeDV申請パックに、まとめてあります。
エクセル形式、LibreOfficeの形式にしてありますので
必要に応じて編集して下さい

申請用の諸元をまとめた FreeDV 申請用パックは、
こちらからダウンロードして下さい、ウィルスについてはチェック済みです。

2022/03/12追記
※FreeDV Ver1.8.0以降で追加となった2020A 2020Bモードを含めた
付属装置諸元及び資料を、FreeDV_Ver1.8申請用としてZipファイルとして
まとめました、こちらからダウンロードしてください。
ウィルスについてはチェック済みです。

FreeDV運用に必要な電波型式と、包括コードの関係

周波数包括コードG1EG7WF1EF7W
1.9MHz帯4MA,3MA含まれない含まれない運用不可運用不可
3.5MHz帯4HA,3HA含まれない含まれない運用不可運用不可
3.8MHz帯4HD,3HD含まれない含まれない運用不可運用不可
7MHz帯4HA,3HA含まれない含まれない運用不可運用不可
10MHz帯含まれない含まれない運用不可運用不可
14MHz帯2HA含まれない含まれない運用不可運用不可
18MHz帯3HA含まれない含まれない運用不可運用不可
21MHz帯4HA,3HA含まれない含まれない運用不可運用不可
24MHz帯4HA,3HA含まれない含まれない運用不可運用不可
28MHz帯4VA,3VA含まれる含まれない含まれる含まれる
50MHz帯4VA,3VA含まれる含まれない含まれる含まれる
144MHz帯4VA,3VA含まれる含まれない含まれる含まれる
430MHz帯4VA,3VA含まれる含まれない含まれる含まれる

上の図で、包括コードに含まれていない電波型式は、無線局免許申請書類の中で
13 電波の型式並びに希望する周波数及び空中線電力の項目に別途記載をする必要があります。
FreeDV申請パックを使って申請をされる場合は、2020Bモードの占有周波数帯幅が、
各モードの中で最大となります。
具体的には、G1E 2K10 G7Wの追記となります。
補足 令和5年9月25日の省令改正により新たに
10MHz帯での占有帯域幅 2KHz以下の全電波型式の周波数が割り当てられ
これにより800XA,2020Bモードを除くモードでの運用が可能となりました。


4VA,3VAの包括コードでは、2K10 G7Wのみ追記します。
工事設計書は、必要とする全ての電波型式を記入することになります。
同じように FreeDVの電波型式として G1E  1K60 G7Wの記載が必要です。
28MHz帯以上で、FMモードでの運用が可能な無線機の場合は、F1E ,F7Wを
工事設計書に記載をして下さい。

参考までに、電子申請での 13 電波の型式並びに希望する周波数及び空中線電力の
項目部分を載せておきます。



必要な設備について

投稿日 by Hiro
  • SSBレシーバーまたはトランシーバー
  • FreeDVソフトウェアのダウンロードリンクは以下のとおりです。
  • 1枚(受信のみ)または2枚のサウンドカードを備えたWindows、Linux、またはOSX PC。
  • PCをSSB無線に接続するケーブル。それぞれについて、具体的に見ていきましょう
  • SSBトランシーバー
  • これは最近の機種でUSBオーディオを内蔵したものならば
  • ケーブル一本で接続出来ますので設定が楽ですが
  • 内蔵していない場合は、別途パソコンとのUSB接続インターフェイスを
  • 用意して下さい。
  • FreeDVソフトウェア  ダウンロードリンクは https://freedv.org サイトから
    ダウンロードしてください。 
  • FreeDV-2.0.0-devel-2024-10-18-b6d65bc2-windows-x86_64.exe (Intel/AMD 用 64 ビット Windows)
  • FreeDV.dmg.zip (macOS 用 Intel/ARM ユニバーサル バイナリ)
  • 上記のFreeDVソフトの全てのモードを運用するには変更申請が必要となる場合が、
    あります、細かな諸元についてはFreeDVに必要な電波型式について
    のページを参照して下さい
    ※総務省令の改正によりこの件に関しては、ほぼ必要無くなりましたが
    個別の事案については、総合通信局に確認をお願いします。
  • パソコンについて
  • 出来れば最近、製造されたパソコンを用意するのが理想です。
  • 全てのモードを運用するには
  • AVXをサポートする CPUが必要です 。
  • 具体的には 該当するCPUとしてIntel i5 3000番台以降
  • AVXを持っていない場合は、FreeDV 2020モードボタンが
  • グレーアウトされます。
    注 FreeDV Ver2.0以降のRADEモードは、比較的新しいCPUを
    要求します、適合していないCPUはRADEモードを起動すると
    FreeDVソフトが落ちてしまいます。

サウンドデバイスについて
サウンドカード1
これは無線機との入出力を受け持つサウンドカード
USBインターフェイス、無線機内蔵のもの、またはリグエキスパート
八重洲無線で販売している、SCU-17などが使えます。
パソコン内蔵のサウンドデバイスも使えますが
使用にあたって注意が必要です。

サウンドカード2
運用者とパソコン FreeDVソフトウェアとの入出力を受け持ちます。
パソコン内蔵のサウンドデバイスを、既にサウンドカード1の部分で
占有している場合は、入出力の出来るUSBオーディオインターフェイスを
別途用意する必要があります。USBヘッドセットなどでも代用出来ます。

オーディオインターフェイスについての補足説明

無線機でオーディオデバイスを内蔵していて、PTTのコントロールが
スムーズに出来る場合は、上の接続方法になります。

無線機内蔵のオーディオインターフェイスが無く、外部インターフェイス
MFJ製MFJ1204 ,八重洲無線 SCU-17を使う場合は、上の接続方法に
なります。

無線機内蔵のオーディオインターフェイスが無く、外部インターフェイス
USBIF4CW等、外部装置内に、オーディオデバイスを内蔵していなくて
パソコン内の、オーディオデバイスを使用している場合は、
人側に、USBヘッドセットなどのデバイスを用意する必要があります。


上級編として、接続例4,5の運用者側のマイク入力にUSB接続の出来るコンデンサーマイク
価格は、5000円くらいから、またはパソコンとUSB接続可能な
マイクプリアンプとコンデンサーマイク セットで15000円
くらいから使うのも良いと思います。

 



FreeDVモードの特徴について

投稿日 by Hiro

歴史について

2012年、FreeDVはDavid Witten(GUI、アーキテクチャ)とDavid Rowe(Codec 2、モデムの実装、統合)
によってゼロからコーディングされました。

FreeDVの設計およびユーザーインターフェイスは、フランチェスコランザHB9TLKによって
開発されたFDMDVに基づいています。Francescoは、Peter Martinez G3PLXからモデム設計に
関するアドバイスを受けました。
PeterMartinez G3PLXは、FreeDVで使用されるFDMDVモデムについてDavidにもアドバイスしました。

K0PFXのMel Whittenは、FDMDVを含むいくつかのデジタル音声システムの設計、テスト、
およびプロモーションに大きく貢献しました。
この実用的な経験が現在の設計につながっています-高速同期、FECなし、低遅延システムにより、
オペレーターに「SSB」タイプの感覚を与えます。メルとアルファテスターのチーム
(Gerry、N4DVR、Jim、K3DCC、Rick、WA6NUT、Tony、K2MO)は、
FreeDVの使いやすさと設計に関するフィードバックを提供しました。

ブルース・ペレンスは、アマチュア無線のオープンソースで特許フリーの音声コーデックの思想的リーダーです。
彼はCodec 2とFreeDVの開発に刺激を与え、促進し、奨励しました。

FreeDVは、音声コーデックを含む 100%オープンソースソフトウェアを使用しているため、ユニークです。
秘密もプロプライエタリもありません!FreeDVは、21世紀のアマチュアラジオの道を表します。
ハムは自由に実験や革新を行うことができ、将来は単一のメーカーが閉鎖した技術に縛られるのではありません。

FreeDVに実装されているモードの特徴

次の表は、音声品質の大まかなガイドのアンカーとしてアナログSSBとSkypeを使用した、
さまざまなモードのガイドです。

モード 最小SNR フェージング強度 復調遅延 音声帯域幅 音声品質
SSB 0 8/10 短い 2600 5/10
1600 4 3/10 短い 4000 4/10
700C 2 6/10 短い 4000 3/10
700D -2 4/10 長い 4000 3/10
700E 1 7/10 中程度 4000 3/10
2020 4 5/10 長い 8000 7/10
Skype 8000 8/10

最小SNRは、おおむね自分自身を繰り返さずに会話できないSNRです。
上記の数値は、フェージングのないチャネル(VHF無線のようなAWGNチャネル)にあります。
フェージングがある場合、最小SNRは数dB高くなります。[フェージング強度]列は、
モードがHFフェージングチャネルに対してどれほど堅牢であるかを示し、高いほど堅牢です。

より高度な700Dおよび2020モードでは、大きな前方誤り訂正(FEC)コードを使用するため、
待ち時間が長くなります。音声の多くのフレームをバッファリングし、
PCサウンドカードのバッファリングと組み合わせて、1〜2秒のエンドエンドレイテンシをもたらします。
特にフェージングが発生している時では、会話の開始時に同期に数秒かかる場合があります。

FreeDV 700D

2018年半ばに、新しいOFDMモデム、強力な前方誤り訂正(FEC)、およびオプションの
インターリーブを備えたFreeDV 700Dがリリースされました。
700Cで同じ700ビット/秒の音声コーデックを使用します。-2dBという低いSNRで動作し、
良好なHFチャネル性能を備えています。フェージングチャネルではFreeDV 1600よりも約10dB優れており、
低SNRでSSBと競合します。FECは、都市のHFノイズからある程度の保護を提供します。
Sレベルが1~3程度の信号であってもSNRが確保されていれば、会話をすることが出来ます。

FreeDV 700E

FreeDV 700Eは、700Cと700Dのオンエア動作から学んだ教訓を使用して、
2020年12月に開発されました。700D の変形は、
短いフレーム サイズ (80 ミリ秒) を使用して、遅延と同期時間を短縮します。
最大4Hzドップラースプレッドと6ms遅延スプレッドを備えた高速フェージングチャンネルに最適化されています。FreeDV 7000E は、FreeDV 700C および 700D と同じ 700 ビット/s コーデックを使用します。それは700Dより約3dBより多くの力を必要とするが、速い退色チャネルで確実に作動できる。

700Eリリースには、700Dのオプションの圧縮(クリッピング)と700E送信波形も含まれ、ピーク対平均電力比を約4dBに低減します。たとえば、100WのPEP送信機は約40W RMSに駆動することができます。
これは、FreeDV 700D の以前リリースに比べて 6dB の改善です。
クリッパーを有効にする前に、送信機が損傷することなく、
持続高平均電力を処理できることを
確認してください。

クリッピングはツール-オプションを使用して有効にすることができます。

SNR クリッピングが高い良好なチャネルでは、受信信号の SNR が実際に減少する可能性があります。これは意図的です – RMS パワーを高めるために、いくつかの事前歪みを追加しています。前方エラー訂正(FEC)はクリッピングによって発生したエラーをクリーンアップし、不良チャンネルでは信号パワーの増加の利点が良好なチャネルのSNRのわずかな減少を上回ります。

FreeDV 2020

FreeDV 2020は2019年に開発されました。Jean-MarcValinが開発したLPCNetニューラルネット
(ディープラーニング)合成エンジンに基づく実験的なコーデックを使用しています。
わずか1600 HzのRF帯域幅で8 kHzのオーディオ帯域幅を提供します。
FreeDV 2020は、700Dと同じOFDMモデムとFECを採用しています。

FreeDV 2020の目的は、HF無線でニューラルネット音声コーディングをテストすることです。
これは非常に実験的であり、おそらく実世界無線システムを介したニューラルネットボコーダーの最初の使用です。

FreeDV 2020は、SNRが10dB以上の低速フェージングHFチャネル用に設計されています。
700Dのような高速フェージングや非常に低いSNR向けには設計されていません。
SSBがすでに「アームチェア」コピーであるチャネルでは、SSBに代わる高品質になるように設計されています。
AWGN(非フェージングチャネル)では、2dB までのSNRではFMモードのような音声品質を実現します。

FreeDVのライセンス料について
FreeDVの使用にはライセンス料は必要ありません。プロジェクトに含めるのは、
Cコードのライブラリをコンパイルするのと同じくらい簡単です。
FreeDVはオペレーティングシステムを必要とせず、
マイクロコントローラーなどの小さなマシンで問題なく「ベアメタル」で実行されます。
ハードウェア浮動小数点ユニット(FPU)が必要です。

FreeDVスタックは、最新のPCのCPUリソースの約1%で実行されるgccコンパイル可能なCソフトウェアです。
FreeDV 1600および700Dは、
「ベアメタル」STM32F4マイクロコントローラ(168MHz、FPU、128k RAM、500kフラッシュ)にも移植されています。

FreeDVには浮動小数点プロセッサが必要です。固定小数点実装を作成することは可能かもしれませんが、
FreeDVを実行できる浮動小数点プロセッサが5ドル以下で利用できるようになったため、
そうするインセンティブはほとんどありません。

開発者に対しての寄付について
今年、あなたはハム無線機にどれくらい費やしましたか?FreeDVと比較してどうですか?
FreeDVは、Ham Radioを介したデジタル音声のオープンで自由な未来を表します。
PayPalまたはPatreon経由で寄付することで支援できます。

FreeDV開発者は、何千時間もの高度に熟練したエンジニアリング時間を寄付しました。
あなたの寄付は、Hamイベントでのハードウェア、旅行、FreeDVプロモーションの開発者の自費を削減します。

SM1000 FreeDVアダプターを購入すると、PCまたはサウンドカードなしで
任意のHFラジオでFreeDVを実行できます。
これは、FreeDVおよびCodec 2の主要開発者であるDavid Roweをサポートします




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