전자공작 카페( http://cafe.daum.net/elechomebrew )에 위성 수신 데이터 문의가 있어서 올린 글입니다. E1P라는 위성인데 SSB 음성 대역에 텔리메트리 데이터를 AFSK 1200bps로 송신하고 있군요. 외국의 수신 음성 파일로는 디코딩이 잘되는데 자신이 수신한 음성 신호로는 디코딩 되지 않는다고 하는군요.
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E1P 위성이 어떤 것인가 찾아 봤더니 60년대 미국 최초 위성중 하나인 익스프로러(Explorer)호 발사를 기념해서 궤도에 올려진 소형 위성이라는 군요. 원래 익스프로러호와 같은 임무를 수행하게 만들었다고 합니다. 태양으로부터 방출되는 강력한 방사능으로부터 보호해주는 반 앨런대의 존재를 확인하는 임무라고 하네요.
http://en.wikipedia.org/wiki/Explorer-1_Prime
http://www.pe0sat.vgnet.nl/satellite/cube-nano-picosats/e1p/
각설하고....
외국에서 받았다는 신호 파일은 잘 디코딩 되는데 직접 수신한 파일은 않된다고 하니 왜그런지 분석해 보기로합니다.
디코딩이 잘되는 파일에서 신호 일부분을 일부분 만을 잘라 HDSDR 소프트웨어로 들여다 봤습니다. 이런 모습이군요. 주파수 스펙트럼을 보면, 싱크 비트가 2Khz 위에 있고 (1200bps이니 변조용 반송파는 2400Khz는 되여야 겠지요) 변조된 신호 성분들이 그 아래를 차지하고 있습니다.
실험을 위해 잘라낸 WAV 파일
HDSDR에서 모노럴 웨이브 파일의 스펙트럼을 분석하려면 USB모드로 하고 Tune 주파수를 0.000로 둬야 합니다. 대역폭은 SSB 수신음이니 3Khz정도로 하십시요. 그러면 아래와 같은 모습을 볼수 있습니다.
이번에는 직접 수신했다는 파일을 보죠. WMA 파일 이네요. 실험용으로 채집할때는 WMA나 MP3 같은 손실 압축하시면 원음이 손상됩니다. 가능하면 연구를 위한 데이터 수집에는 손실이 없거나 적은 데이터 포맷을 사용하십시요. WMA를 WAV로 변환 했습니다. 모노 신호를 스테레오로 녹음 했더군요. 그래서 한쪽 채널로 분리해서 모노 웨이브로 저장했습니다.
음원 편집 소프트웨어로 깨끗해 보이는 신호 일부분 만을 찾아 저장했습니다.
소리가 작아서 상당히 증폭했구요. 이렇게 간단히 왜곡없이 증폭할 수 있는 것은 디지털 신호처리의 장점이죠. 그냥 산수 곱하기면 되니까. 이렇게 저장한 WAV 파일.
HDSDR소프트웨어에서 재생시키고 AFSK 1200 Decoder 소프트웨어에서 받아들여 디코딩 하려면 SPK와 MIC 를 스테레오 케이블로 간단히 루푸-백 연결 시킵니다.
AFSK 1200 Decoder
http://sourceforge.net/projects/qtmm/files/1.0.37/
자 이제 HDSDR로 수신한 WAV 파일을 열어봅시다. 스펙트럼 모습이 뭔가 이상하죠. 싱크 비트음의 위치와 신호 스펙트럼 분포가 뒤집어 져 있군요. 아마 수신할 때 사이드밴드 모드 선택을 잘못한 것 같습니다. 그나마 수신된 신호의 모습이 아주 선명하군요.
맨처음 디코딩이 잘되는 신호처럼 스펙트럼을 뒤집어야 겠습니다. 그래서 LSB로 바꾸고, 튠 주파수를 3.2Khz 정도로 이동 시켰습니다. 이재 재생되는 신호의 스펙트럼이 디코딩 잘되는 신호와 비슷하게 됐지요. 디코더 소프트웨어에서도 반응이 나오는 군요.
요약하자면....
싱글 사이드밴드 수신시 USB와 LSB가 바뀌면 스펙트럼이 뒤집어집니다. 그러면 디코딩을 못합니다.
소형 실험 위성들은 전력효율을 위해 싱글 사이드밴드 음성으로 변조한 신호를 보냅니다.
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