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FT8プロトコルの復号・解読方式の関連書籍ありますか? C2020J3 20/2/4(火) 20:04 [添付]
Re:FT8プロトコルの復号・解読方式の関連書籍ありま... Toolis Gary 20/2/7(金) 13:01
Re:FT8プロトコルの復号・解読方式の関連書籍ありま... C2020J3 20/2/9(日) 10:00
Re:FT8プロトコルの復号・解読方式の関連書籍ありま... C2020J3 20/2/11(火) 18:45
Re:FT8プロトコルの復号・解読方式の関連書籍ありま... Toolis Gary 20/2/13(木) 13:45
Re:FT8プロトコルの復号・解読方式の関連書籍ありま... C2020J3 20/2/16(日) 8:02
Re:FT8プロトコルの復号・解読方式の関連書籍ありま... C2020J3 20/5/28(木) 0:41

FT8プロトコルの復号・解読方式の関連書籍...
 C2020J3  - 20/2/4(火) 20:04 -
ノイズレベル以下の通信方式で、近年、FT8というプロトコルが急速に流行ってきているのを知りました。
パソコンのプログラムや無線機との接続方法、操作方法に関する資料はネット上でもかなり見つかるのですが、FT8がどのようにしてノイズレベル以下の信号を送受信できるのか、プロトコルの設計思想を読み解く情報が見つけられずにいます。

特に、添付ファイル記述にある肝部分となる、FFT変換または逆FFT変換に関わる信号処理方式の考え方、設計思想がわからず、国内の書籍やネット情報で参考になるものがあったら教えて下さい。


参考文献:
http://laarc.weebly.com/uploads/7/3/2/9/73292865/ft8syncv8.pdf
添付画像【687_FT8-decord-process-with-FFT.png : 0.6MB】
【687_FT8-decord-process-with-FFT.png : 0.6MB】

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Re:FT8プロトコルの復号・解読方式の関連...
 Toolis Gary  - 20/2/7(金) 13:01 -
C2020J3さん,こん**わ.
 レスがつかないようなので,半可通な私ですが,書き込ませていただきます.
 質問のご主旨に適っているかどうかわかりませんので,外れていたらご容赦ください.

 JT65にしろ,FT8にしろ,基本的には相関性を利用して雑音を抑え,信号だけを取り出す技術です.
 雑音に埋もれた信号を取り出すようすは,(アベレージングと畳み込み積分は別物ですが)スペアナのアベレージング表示画面に似ていると思います.
 すなわち熱雑音のようなランダムな雑音は,繰り返し平均化していくと消えてゆきます.一方,たとえば搬送波が一定周波数の信号は,スペアナが何度もスイープしても同じ周波数にピークが表れます.たとえ搬送波が雑音に埋もれていても,RBW(IF帯域幅)を絞って雑音電力を下げ,さらにアベレージングすれば,雑音に埋もれた信号が見えてきます.雑音電力NはkTBに比例して増大しますが,帯域幅Bを狭めれば下げることができるからです.(kはボルツマン定数,Tは絶対温度)

 JT65やFT8では,これと似たようなことを雑音に埋もれた既知のパターンをもつ繰り返し信号のサンプリング値に対して行います.
 そのためには時刻と周波数が同期している必要があります.2値シグナリング(HighかLowか)の有線通信なら時刻同期だけで済みますが,無線通信の場合は周波数も同期(一致)している必要があります.同期が確立してしまえば,ペイロード部分は畳み込み積分によって,相関性が低い雑音成分は抑圧され,相関性の高い成分だけが残るので,信号を取り出せます.
 添付いただいた資料(ft8syncv8.pdf)のコスタス行列は,x軸を時間軸,y軸を周波数軸として表したものです.コスタス行列は同じ行に,同じ数がたった1回しか登場しないような特殊な組み合わせの配列です.

 時間軸の同期は3Gセルラー(DSSS/CDMA)の同期方法と似ていますから,原理を理解するにはスペクトル直接拡散方式に関する文献が参考になると思います.たとえばRFワールドNo.31特集です.
 周波数軸は帯域ごとにFFTを行って周波数ずれを補正します.FFT/逆FFTは周波数領域と時間領域を変換する技法です.一般的なディジタル信号処理の解説書では,さらりと書いてあるだけですが概念はわかると思います.具体的に詳しく解説したものは思い当たりません.たとえばRFワールドNo.22特集は,FFT/IFFTのソースコードが公開されていているので,ソフトウェアによる実装方法の参考になるかも知れません.
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Re:FT8プロトコルの復号・解読方式の関連...
 C2020J3  - 20/2/9(日) 10:00 -
▼Toolis Garyさん:

大変貴重なご教示をありがとうございます。
返信を書いたのですが、サーバーエラーで記事が
消えてしまいました。
戴いた資料をもとに調査、検討を勧めます。

ひとまずお礼まで。
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Re:FT8プロトコルの復号・解読方式の関連...
 C2020J3  - 20/2/11(火) 18:45 -
▼Toolis Garyさん:

基礎的なノイズ低減の考え方を説明して下さり、大変ありがたく感謝します。

FFT(高速フーリエ変換)を理解して応用し、いかにして8値FSK (8種の周波数のFSK)のデータ列を取り出すかが、僕にとっての最初のつまずきであることがわかりました。

FFT変換とは
https://s51517765.hatenadiary.jp/entry/2018/03/18/142918

ここのサイトを見ると、FFTのアルゴリズムをある程度、単一の機能のブラックボックスと捉えても、ラジオ信号のAF出力をサウンド・ブラスタ等のAD変換器を使ってサンプリングデータを、時刻と対応させて表データにしてメモリ配列に入力し、それをFFT変換すれば、8値のFSKのデータ列が出力できるのではないか??と今、思ってるところです。

ご教示頂きました情報と合わせ、計算を試してみたいと思います。
ありがとうございました。
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Re:FT8プロトコルの復号・解読方式の関連...
 Toolis Gary  - 20/2/13(木) 13:45 -
▼C2020J3さん:
>▼Toolis Garyさん:
>基礎的なノイズ低減の考え方を説明して下さり、大変ありがたく感謝します。
 私が書き込んだものを読み返してみると,あやふやな内容で失礼いたしました.

>FFT変換とは
>https://s51517765.hatenadiary.jp/entry/2018/03/18/142918
 情報をありがとうございます.わかりやすく解説されているようですね.

 DFFTは計算方法さえ示されていれば,なんとか実装できそうですが,
なぜそんな方法で計算すると目的の結果が得られるのかを理解するには
高度な数学知識が求められるように思います.
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Re:FT8プロトコルの復号・解読方式の関連...
 C2020J3  - 20/2/16(日) 8:02 -
▼Toolis Garyさん:
>▼C2020J3さん:
>>▼Toolis Garyさん:
>>基礎的なノイズ低減の考え方を説明して下さり、大変ありがたく感謝します。
> 私が書き込んだものを読み返してみると,あやふやな内容で失礼いたしました.
>
>>FFT変換とは
>>https://s51517765.hatenadiary.jp/entry/2018/03/18/142918
> 情報をありがとうございます.わかりやすく解説されているようですね.
>
> DFFTは計算方法さえ示されていれば,なんとか実装できそうですが,
>なぜそんな方法で計算すると目的の結果が得られるのかを理解するには
>高度な数学知識が求められるように思います.

こんにちは。Garyさんの解説は、ノイズの定性的性質を数式で表現されており
わかりやすく、なななかこうした話をできる才能を持たれるかたは貴重な人材になられていると思い、たいへんありがたく思います。

FFTで画像検索すると、鋭いピークを持つ鳥瞰図(ちょうかんず)のような3Dグラフが出てきました。ノイズ分布内に埋もれたキャリア周波数成分が取り出された印象で見ました。
ノイズが"一様分布"のような確率分布でターゲットの帯域に存在していると仮定すると、時間領域でFFT積分すると、周波数軸方向にキャリア/Tone信号が突出してくるイメージをしています。
一方、それを計算で検証しないといけないと思い、ネット検索で一部情報を得ました。
通信そのものを目的にしてしまうと面白くなくなってしまうので、しばらく考えてみます。

DFFT C言語実験プログラム例
https://ryooji-f.hatenadiary.org/entry/20111117/1321532405

MaximaでのDFFT計算例
https://oshiete.goo.ne.jp/qa/4331667.html

(C)情報公開者様
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Re:FT8プロトコルの復号・解読方式の関連...
 C2020J3  - 20/5/28(木) 0:41 -
関連技術としてQRコード発明(デンソーウェーブ社、原昌宏さん発明)がETVで紹介されました。
Yutube site at
https://www.youtube.com/watch?v=rJ6s-fL9zSY

FT8プロトコル中になる、FEC(Forword Error Correction) 前方エラー訂正機能と、冗長データを元コードデータより長い情報量で、エラー訂正するQRコードの方式が似ていると思います。
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