FreeDV運用ガイド

オープンソースによるデジタル音声通信

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freedv 諸元

FreeDV 諸元資料

投稿日 by Hiro

このページは申請用の諸元 FreeDV申請用パック の内容を諸元の元となる
資料を提示してまとめたものです。
最新のバージョン1.5.2のモードを含みます。
実際の申請ではFreeDV申請パックを使って下さい
ここでの諸元は、開発元のfreedv.orgからの情報を元にしています。

実際のFreeDV運用は、2021年2月現在 週末土日祝 
朝8時30分前後からスタートして10時30分程度まで
7.200MHz LSB 700Dモード
夜間は、ほぼ毎日17時ころから18時頃まで
20時頃から21時頃までFreeDV運用局が
受信待機または交信をしています。


FreeDV 付属装置諸元についての補足説明
https://freedv.org/ からの引用

1600モード 700Cモード
Design:

  • Codec 2 voice codec and FDMDV/COHPSK modems
  • 1.25 kHz spectrum bandwidth (half SSB) with 75 Hz carrier spacing
  • FreeDV 1600 mode: 1275 bit/s voice coding, 25 bit/s text for call sign ID, 300 bit/s FEC, 16×50 baud DQPSK carriers, Differential QPSK demodulation
  • FreeDV 700(C) mode: 700 bit/s voice coding, no FEC, 14×75 baud QPSK carriers, frequency diversity to combat fading, coherent QPSK demodulation
  • No interleaving in time, resulting in low latency, fast synchronization and quick recovery from fades.
  • 44.1 or 48kHz sample rate sound card compatible


対翻訳

設計:

  • コーデック2音声コーデックおよびFDMDV / COHPSKモデム
  • 75 Hzのキャリア間隔で1.25 kHzのスペクトル帯域幅(半SSB)
  • FreeDV 1600モード:1275ビット/秒の音声コーディング、
    コールサインID用の25ビット/秒のテキスト、300ビット/秒のFEC、
    16×50ボーDQPSKキャリア、
    差動QPSK復調
  • FreeDV 700(C)モード:700 bit / s音声コーディング、FECなし、
    14×75ボーQPSKキャリア、フェージング対策のための周波数ダイバーシティ、
    コヒーレントQPSK復調
  • タイムインタリービングを行わないため、低レイテンシ、高速同期、
  • およびフェードからの迅速な回復が可能です。
  • 44.1または48kHzのサンプルレートのサウンドカードに対応

700Cモードについての追記

https://freedv.com/wp-content/uploads/sites/8/2017/10/FreeDV-QSG-v1_10.pdf


FreeDV 700 mode*: 650 bit/s voice coding, 50 bit/s text
for call sign ID, no FEC, 14×75 baud QPSK carriers,
frequency diversity to combat fading,
coherent QPSK demodulation,1.5Khz BW
No interleaving in time, resulting in low latency,
fast synchronization and quick fade recovery.44.1 or 48kHz
sample rate sound card compatible
*References in this document to 700 mode
refer to the version B of that mode at present.
As 700 mode is beingdeveloped later versions
700C etc. are likely to appear in later versions of FreeDV

FreeDV 700モード*:650 bit / sの音声符号化、
50 bit / sのコールサインID用テキスト、FECなし、14 x 75ボーQPSKキャリア、
フェージング対策の周波数ダイバーシティ、コヒーレントQPSK復調、
1.5 Khz BW タイムインタリービングを行わないため、
低レイテンシ、高速同期、および迅速なフェードリカバリを実現します。
44.1または48kHzのサンプルレートのサウンドカード互換

700モードが開発されているので、それ以降のバージョン700Cなどは
FreeDVのそれ以降のバージョンに現れる可能性があります。

FreeDV2020モードについて
原文サイトより抜粋
FreeDV 2020 First On Air Tests

Brad (AC0ZJ), Richard (KF5OIM) and I have been
putting the pieces required for the new FreeDV 2020 mode,
which uses LPCNet Neural Net speech synthesis
technology developed by Jean-Marc Valin.
The goal of this mode is 8kHz audio bandwidth in just 1600 Hz
of RF bandwidth. FreeDV 2020 is designed for HF channels
where SSB an “armchair copy” – SNRs of better than 10dB and slow fading.

FreeDV 2020 uses the fine OFDM modem ported to
C by Steve (K5OKC) for the FreeDV 700D mode.
Steve and I have modified this modem so it can operate
at the higher bit rate required for FreeDV 2020. In fact,
the modem can now be configured on the command line
for any bandwidth and bit rate that you like, and even
adapt the wonderful LDPC FEC codes developed
by Bill (VK5DSP) to suit.

31 QPSK carriers at 48.78 baud per carrier
Each carrier separated by 48.78 Hz
Pilot symbol assisted carrier recovery
Coherent QPSK demodulation
Raw data rate 3024.39 bits/s
LPCNet speech codec at 1733 bit/s
Rate 0.78 LDPC FEC code
Text at 22.22 bits/s

対訳
ブラッド(AC0ZJ)、リチャード(KF5OIM)と私は、
Jean-MarcValinによって開発されたLPCNetニューラルネット音声合成技術を
使用する新しいFreeDV2020モードに必要な部品を配置しています。
このモードの目標は、わずか1600HzのRF帯域幅で8kHzの
オーディオ帯域幅です。 FreeDV 2020は、SSBが「アームチェアコピー」
であるHFチャネル用に設計されています。SNRは10dBを超え、
フェージングが遅いです。 FreeDV 2020は、FreeDV 700Dモード用に
Steve(K5OKC)によってCに移植されたファインOFDMモデムを使用します。

スティーブと私はこのモデムを変更して、FreeDV 2020に必要なより
高いビットレートで動作できるようにしました。
実際、モデムはコマンドラインで任意の帯域幅とビットレートに設定でき、
すばらしいLDPCを適応させることもできます。
ビル(VK5DSP)が適切に開発したFECコード。
キャリアあたり48.78ボーの31のQPSKキャリア
48.78Hzで分離された各キャリア パイロットシンボル支援
キャリア回復 コヒーレントQPSK復調 生データレート3024.39ビット/秒
1733ビット/秒のLPCNet音声コーデック レート0.78LDPCFECコード
22.22ビット/秒のテキスト

開発元 freedv.orgに掲載されている
FreeDVテクノロジのサイトよりhttps://github.com/drowe67/codec2/blob/master/README_freedv.md

FreeDV は、モデム、コーデック、および FEC を統合するオープンソースの
デジタル音声プロトコルです。

送信時に、FreeDV は音声を無線チャネルで送信できるモデム信号に
変換します。受信時に、FreeDV は空気モデム信号を取り外し、
音声サンプルに変換します。

FreeDV は、GUI アプリケーション、オープンソースライブラリ
(FreeDV API)、およびハードウェア (SM1000 FreeDV アダプタ) で
利用できます。FreeDV はコーデック 2 プロジェクトの一部です。

このドキュメントでは、FreeDV 内部の技術の概要と、
FreeDV 2020 および 2400A/2400B モードの構築/使用に関する追加の
注意事項を示します。

フリーDV HF モード

これらはHF SSB無線との使用のために設計されている。

モード日付コーデックモデムRF BW生ビット/秒Fecテキストビット/秒SNR分マルチパス
16002012コーデック2 130014 DQPSK + 1 DBPSK
パイロットキャリア
11251600ゴレイ (23,12)254貧しい
700C2017コーデック2 700C14キャリアコヒーレントQPSK
+ダイバーシティ
150014002よし
700D2018コーデック2 700C17 キャリアコヒーレント OFDM/QPSK10001900LDPC (224,112)25-2公正
700E2020コーデック2 700C21 キャリアコヒーレントOFDM/QPSK15003000LDPC (112,56)251よし
20202019LPCネット 173331 キャリアコヒーレント OFDM/QPSK16003000LDPC (504,396)22.22貧しい

ノート:

  1. Raw ビット/秒は、モデムによってチャネルを介して運ばれる
    ペイロード ビットの数です。コーデック フレーム、FEC パリティ ビット、
    保護されていないテキスト、およびパイロットや一意のワード ビットなどの同期情報で構成されます。
    推定値は、パイロットシンボルとサイクリック接頭辞の考慮事項
    (スプレッドシートを参照)のためにOFDM波形の解釈に
    開かれています。
  2. RF BWは、電波を介した RF 信号の帯域幅です。FreeDV は SSB よりも
    効率的な帯域幅です。
  3. マルチパスは、マルチパスフェージングに対するモードの
    相対的な回復力であり、HF無線チャンネルでデジタル音声が
    直面する最大の問題です。アナログSSBは「良い」と評価されます。
  4. テキストは、位置情報やコールサインなどの低ビットレートテキストの
    サイドチャネルです。一般的に FEC によって保護されず、バリコードで
    エンコードされます。
  5. SNR 最小は AWGN チャネル用です(マルチパス/フェーディングなし)。
  6. すべてのモデムは、約 50 Hz の低シンボル レートで実行されている複数の
    パラレル キャリアを使用します。これにより、マルチパス チャネルの
    効果に対処できます。
  7. Codec 2 モード(2400/1300/700C など)の一部は、FreeDV モードの名前と
    一致します。たとえば FreeDV 700C は、音声圧縮にコーデック 2 700C を
    使用します。しかし FreeDV 700D は音声圧縮にコーデック 2 700C
    使用しますが、FreeDV 700C とは非常に異なるモデム波形を持っています。
    混乱した命名法で申し訳ありません。
  8. コヒーレント復調は、差分よりもパフォーマンスが大幅に向上し、
    複雑さを増します。パイロットシンボルは、デモが各キャリアの
    基準フェーズを推定できるように定期的に送信されます。
  9. 1600 および 700C 波形はパラレル トーン モデムを使用し、
    以降のモードでは OFDM を使用します。OFDMは、
    より高いビットレートを可能にするより緊密なキャリアパッキングを
    提供しますが、周波数オフセットと遅延スプレッドにより
    苦しむ傾向があります。
  10. 中~高SNRsでは、FreeDV 700Cは、並列トーン設計と
    高いパイロットシンボルレートにより、遅延が大きく広がる
    高速フェージングマルチパスチャンネルで(700Dより優れた)性能を
    発揮します。FECを使用するモードと同様のBERパフォーマンスを
    提供する送信ダイバーシティを採用しています。
    高速同期は、使用不能とほとんど使用できない間を移動する
    限界チャネルで便利です。
  11. FreeDV 700DはOFDMモデムを使用し、低いSNRチャンネルに
    最適化され、強力なFECですが、パイロットシンボルレートが低く、
    スピードが速い(>1Hz)のマルチパスチャンネルでパフォーマンスが
    低下することを意味する控えめな(2ms)サイクリックプレフィックスです。
    強力な FEC を使用すると、静的クラッシュ、都市部の HF ノイズ、
    帯域内干渉など、他のチャネル障害に対してこのモードが
    非常に堅牢になります。
  12. FEC は、FreeDV モードにかなり最近追加されました。
    使用する音声コーデックは、ビット エラーレートが数%、
    パケット エラー率が 10% です。
    マルチパスチャンネルの生ビットエラー率は、多くの場合10%を
    超えています。妥当な待機時間 (40ms など) のためには、
    小さなコードワードが必要です。したがって、有用であるためには、
    10%以上のRAW BERで動作するFECコード、
    1%の出力(コード化された)ビットエラー率、および約100ビットの
    コードワードが必要です。デジタル音声は異常な要件を持ち、
    ほとんどのFECコードはビットエラーに対して不寛容なデータ用に
    設計されており、10%以上のRAW BERを操作する場合は
    ほとんどありません。強力な FEC コードは長いブロック長さ (1000 ビット) を持ち、長い待機時間を導きます。
    しかし、LDPCコードは近く来て、また、静的および干渉によって
    引き起こされる他のチャネルエラーを「クリーンアップ」することが
    できます。OFDMを使用すると、FECに必要な余分なビットのための
    「余地」ができたため、待ち時間を除いて追加するコストは
    ほとんどありません。

フリーDV VHF モード

これらのモードは、FSK や FM のような一定の振幅変調を使用し、
VHF 以上のために設計されています。
しかし、800XAはSSB無線でHFまたはVHFを介して実行することができます。

モード日付コーデック2モデムRF BW生ビット/Fecテキスト
2400A201613004FSK24005kHzゴレイ (23,12)Y
2400B20161300ベースバンド/アナログFMアナログFM2400ゴレイ (23,12)Y
800XA2017700C4FSK2000800N
FSK_LDPC20202 または 4 FSKユーザー定義ユーザー定義Ldpc

FSK_LDPCモードはデータに使用され、ユーザー定義のビットレートと使用可能なさまざまな LDPC コードを持っています。それはREADME_dataで議論されています


FreeDV 700C,1600,700Dモードに関しての情報
Modems for HF Digital Voice Part 1 – Rowetel
FreeDV QSG
FreeDV 2020モードに関しての情報
FreeDV 2020 First On Air Tests – Rowetel

FreeDVの技術で採用されている情報について
FreeDVテクノロジー原文サイト


    


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
SSB 0 8/10 低い 2600 3KHz
1600 4 3/10 低い 4000 1.3KHz
700C 2 6/10 低い 4000 1.5KHz
700D -2 4/10 高い 4000 1.13KHz
700E1 7/10中程度4000 1.5KHz
2020 4 5/10 高い 8000 1.6KHz

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。

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

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。


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
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、2020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 1K60 G7Wの追記となります。
4VA,3VAの包括コードでは、1K60 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。




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