Softwarově definované rádio (SDR) umožňuje pomocí jednoho přijímače zkoumat signály, které by jinak vyžadovaly více specializovaných zařízení a dekódovacích programů. Projekt OnAir jde touto cestou: spojuje příjem televizního a rozhlasového vysílání s dekódováním datových přenosů, radioamatérských digitálních módů a dalších signálů zachytitelných přijímačem SDR. Web projektu on-air.dev uvádza 83 režimov v 14 skupinách: od digitální televize a rozhlasu přes letecké a námořní služby, družice a pagery až po amatérské digitální módy. Aplikácia je len na príjem: nevysiela a nedešifruje.
Radioamatéra zaujme zejména to, že FT8, WSPR, PSK31, CW, SSTV, FreeDV, D-Star nebo APRS jsou v jedné aplikaci spolu s televizí a rozhlasem. Hned na začátku je však třeba říci, kde jsou hranice: téměř všechny režimy jsou označeny jako experimentální.
V článku se dočtete
Od digitální televize po radioamatérské módy
Rozsah podporovaných signálů je jednou z nejzajímavějších vlastností OnAir. Program zahrnuje digitální televizní standardy DVB-T a DVB-T2, rozhlasové vysílání DAB/DAB+ a FM s RDS. Další implementace pokrývají satelitní a kabelovou televizi, analogovou televizi, letecké a námořní přenosy, satelitní signály, telemetrii či různé datové sítě.
Pro radioamatéry jsou zajímavé zejména FT8, FT4, FT2, WSPR, PSK31, JS8Call, RTTY, CW a SSTV. V programu jsou zastoupeny také digitální hlasové a paketové systémy, například M17, D-STAR či APRS. Podstatné je však rozlišovat mezi dostupností dekodéru a jeho ověřenou funkčností v reálném provozu. Oficiální seznam označuje většinu těchto módů jako experimentální.
OnAir proto může posloužit k prvotnímu zkoumání signálů, porovnávání jejich vlastností a experimentování s dekódováním. Při běžném provozu FT8 nebo při contestingu však není třeba automaticky předpokládat, že nahradí zavedené programy, jako jsou WSJT-X zda MSHV. Rozhodující je aktuální úroveň podpory daného módu a výsledky při skutečných signálech.
Televizní vysílání a možnosti příjmu
DVB-T a DVB-T2
Příjem digitálního televizního vysílání DVB-T a DVB-T2 patří mezi hlavní funkce projektu. Po výběru režimu a frekvence program zpracuje zachycené vzorky, pokusí se synchronizovat přijímač s vysíláním a po úspěšném dekódování zpřístupní dostupné programy. Uživatel má k dispozici také informace o kvalitě signálu, což pomáhá při nastavování antény a vyhodnocování podmínek příjmu.
Tato funkce je zajímavá iz technického hlediska. DVB-T2 používá modulaci OFDM a vysílané datové toky obsahují ochranné a opravné mechanismy. Zobrazení konstelačního diagramu, chybových údajů a kvality příjmu tak může pomoci při pochopení chování digitálního přenosu v přítomnosti šumu, odrazů a rušení. Vysílání s dostatečnou úrovní signálu přitom nemusí automaticky znamenat bezvadný příjem.
Analogová, kabelová a satelitní televize
Projekt obsahuje také dekodéry analogových televizních systémů PAL, NTSC a SECAM. Jejich dostupnost je však třeba vnímat jako experimentální. Podobně jsou označeny i režimy DVB-S/S2 pro satelitní televizi a DVB-C pro kabelové vysílání, jakož i několik dalších televizních standardů.
Při satelitním příjmu je třeba počítat s vhodným LNB, potřebným frekvenčním převodem a SDR přijímačem schopným zpracovat příslušnou šířku pásma. Samotná přítomnost dekodéru v programu nezaručuje příjem konkrétního vysílání. Výsledek závisí na hardwaru, nastavení přijímacího řetězce, dostupnosti signálu a stupni dokončení příslušné implementace.
Rozhlas: FM, RDS a DAB+
Příjem komerčního rozhlasového vysílání představuje praktický způsob, jak si OnAir vyzkoušet i bez složitého nastavování. Při FM v rozsahu 87,5 až 108 MHz podporuje program stereofonní zvuk a RDS. Kromě samotného audia lze zobrazovat údaje, jako jsou název stanice a radiotext, pokud je vysílač poskytuje a přijímač je úspěšně dekóduje.
RDS je užitečné i při porovnávání pokrytí jednotlivých vysílačů. Při zkoušení různých antén nebo změně polohy přijímače lze sledovat, kdy se identifikace stanice objeví, kdy se ztrácí a jak se mění stabilita příjmu. Takové pozorování však nenahrazuje kalibrované měření citlivosti ani pole.
Digitální rozhlas DAB/DAB+ poskytuje další možnost experimentování. OnAir dokáže zpracovat digitální rozhlasové multiplexy a zobrazit dostupné služby. Projekt uvádí také práci s identifikátory vysílačů TII, které lze využít při určování přijímaných vysílačů. Vhodná směrová anténa a porovnávání signálu při různých směrech mohou pomoci při rozlišování jednotlivých zdrojů vysílání.
Software obsahuje také obecný přijímač pro režimy NFM, WFM, AM, USB, LSB a CW. Jejich stav se však liší od ověřených funkcí FM a DAB+. Při zkoušení amplitudové modulace nebo příjmu na krátkých vlnách je třeba zohlednit experimentální charakter příslušné implementace.
Spektrum, vodopád a analýza signálu
Pro technicky orientovaného uživatele není důležitý pouze výsledek dekódování. OnAir zobrazuje spektrum a vodopád, konstelační diagramy, poměr signálu k šumu (SNR), chybová data a souhrnné hodnocení kvality příjmu. U některých režimů je k dispozici také detekce odrazů a vícenásobného šíření.
V praxi to pomáhá při hledání příčiny problémů s příjmem. Pokud se televizní obraz rozpadá nebo dekodér ztrácí synchronizaci, samotné zesílení signálu nemusí pomoci. Příčinou může být rušení, odrazy, nevhodná poloha antény nebo přetížení přijímače. Zobrazení kvality a spektra poskytuje další indicie, podle kterých lze zkoušet změnu orientace antény, nastavení zisku nebo přijímacího místa.
V programu je také spektrální analyzátor a nástroj pro podrobnější zkoumání spektra. Při vhodném hardwaru umožňují sledovat širší frekvenční úseky, vyhledávat aktivní signály a zkoumat jejich základní parametry. Nejde však o náhradu kalibrovaného měřicího přijímače nebo analyzátoru. Přesnost zobrazených úrovní závisí na SDR, nastavení zisku, korekci a použitých měřicích postupech.
Podporované SDR přijímače a požadavky na šířku pásma
OnAir je vyvíjen a testován především s přijímači HackRF One a HackRF Pro. Podle dokumentace podporuje také rodiny zařízení BladeRF, LimeSDR, USRP, PlutoSDR, Airspy, SDRplay a RTL-SDR. Další zařízení lze používat přes SoapySDR, pokud je dostupný příslušný modul. Verze 0.2.4 přidala také podporu síťového zdroje SpyServer a serverů rtl_tcp.
| SDR přijímač | Praktické využití | Důležité omezení |
|---|---|---|
| HackRF One / Pro | Základní platforma, pro kterou se OnAir vyvíjí a testuje | Je třeba zohlednit konkrétní frekvenční a vzorkovací možnosti zařízení |
| RTL-SDR | FM, DAB+ a užší pásmové signály | Nedostatečná vzorkovací rychlost na celé širokopásmové televizní kanály |
| Airspy a SDRplay | Rozhlas a další užší pásmové režimy | Podpora a míra testování se liší podle modelu |
| BladeRF, LimeSDR a USRP | Širokopásmové experimenty a televizní signály | Je třeba ověřit konkrétní model, ovladače a konfiguraci |
| PlutoSDR | FM, DAB+ a užší pásmové režimy | Omezení přenosové rychlosti přes USB může bránit zpracování širokého TV kanálu |
Při výběru hardwaru je důležitá zejména vzorkovací rychlost. Širokopásmový televizní kanál o šířce 6 až 8 MHz potřebuje přijímač schopný zachytit odpovídající široké pásmo. RTL-SDR je proto použitelný na vícero rozhlasových a úzkopásmových experimentů, ale na zpracování celého takového televizního kanálu nestačí. Dokumentace OnAir uvádí orientační požadavek přibližně jeden milion vzorků za sekundu na každý megahertz šířky kanálu.
Podpora konkrétního přijímače ještě neznamená, že všechny režimy budou fungovat stejně spolehlivě jako s HackRF. U zařízení, která byla testována v menším rozsahu, je třeba počítat s možnými chybami ovladačů, omezeními přenosu vzorků a rozdíly v nastavení zisku.
Instalace, platformy a dokumentace
Program je dostupný pro Windows 10 a 11 v 64bitové verzi, macOS 15 nebo novější a Linux. Pro Windows je připraven instalátor i archiv ZIP, u Linuxu balíčky DEB pro architektury amd64 a arm64, jakož i přenosný archiv pro další distribuce. Podpora ARM64 vytváří prostor pro experimenty s kompatibilními zařízeními, ale před nasazením na jednodeskovém počítači je třeba prověřit výkon procesoru, dostupné ovladače a konkrétní balík.
U některých SDR zařízení je na Windows třeba správně nastavit ovladač USB. Dokumentace například doporučuje WinUSB pro HackRF, RTL-SDR a vybrané přijímače Airspy. Po připojení přijímače a antény uživatel zvolí zdroj signálu, vybere režim, zadá frekvenci a spustí příjem. Pro vyhledávání dostupných kanálů slouží skenování a při problémech s televizním příjmem lze využít automatického nastavování zisku.
Pro první seznámení není nezbytný ani fyzický přijímač. Aplikace nabízí testovací signály a průvodce, který umožňuje prohlédnout si rozhraní a základní funkce. Podporuje také práci se zaznamenanými vzorky IQ. Takový postup je užitečný při ladění nebo porovnávání dekodéru, protože stejný záznam lze zpracovat opakovaně bez závislosti na aktuálních podmínkách příjmu.
Otevřený vývoj a aktuální změny
Zdrojový kód je dostupný na GitHube pod licencí GNU GPL verze 3 nebo novější. Uživatelé tak mohou nahlašovat chyby, sledovat vývoj a podle svých možností přispívat k projektu. Oficiální dokumentace poskytuje návody k instalaci, připojení přijímače, nastavení jednotlivých režimů a řešení problémů.
Historie změn ukazuje rychlý vývoj. Vydání 0.2.4 přineslo mimo jiné zdroj SpyServer, mapové okno, další možnosti pro SSTV a příjem zvuku při meteorologickém faxování. Předchozí verze rozšířily podporu PSK31, JS8Call, spektrálního analyzátoru, paketového rádia a více televizních standardů. Rychlé přidávání funkcí je výhodou, zároveň však zvyšuje význam průběžného ověřování stability jednotlivých dekodérů.
Pro každodenní používání je rozumné upřednostnit stabilní vydání před vývojovou verzí. Nejnovější experimentální funkce mohou být zajímavé pro konstruktéry a vývojáře, ale jejich chování se může měnit. Při hlášení chyby pomůže přesné označení verze a pokud možno i záznam IQ signálu, na kterém se problém projevil.
Co od OnAir očekávat
OnAir spojuje příjem televize, rozhlasu a velkého počtu digitálních signálů do jednoho prostředí. Pro radioamatéra může být užitečný při zkoumání modulací, pozorování spektra, příjmu FM s RDS, DAB+ nebo při experimentování s FT8, CW, PSK31 a SSTV. Zajímavé jsou také diagnostické nástroje, práce se záznamy IQ a možnost využít různé SDR platformy.
Nejdůležitější výhradou zůstává rozdílná úroveň zralosti jednotlivých režimů. Oficiální stránka označuje za ověřené na skutečných signálech zejména DVB-T2, DVB-T, ATSC 1.0, DAB+ a FM; při mnoha ostatních implementacích se vývojáři zatím opírají zejména o syntetické testy. OnAir je proto především zajímavá platforma pro experimentování, nikoli záruka plnohodnotné náhrady všech specializovaných dekodérů.
Oficiální stránka projektu: https://on-air.dev/ .
TNX za tip Dezider OM5NA!
Nejlepší SW na všechno! Díky za info .