Rowetel

Analyse des séries temporelles COVID-19

Vendredi 13 mars, j'ai commencé à examiner les données de cas de la série chronologique COVID-19. La première étape a consisté à adapter un modèle exponentiel simple. Le modèle nous permet de calculer le nombre de cas t jours dans le futur N (t), étant donné N (0) cas aujourd'hui, et un temps de doublement de Td jours:
 N (t) = N (0) * 2 ^ (t / Td)

Pour calculer le nombre de jours (t) pour un certain nombre de cas N (t), vous pouvez réorganiser pour obtenir:
 t = Td * log2 (N (t) / N (0))

À l'époque, j'avais prévu des voyages aux États-Unis pour la fin mars. J'ai donc ajouté quelques chiffres pour voir combien de temps il faudrait aux États-Unis pour atteindre 70 000 cas (cas de la Chine à l'époque):
 t = 3 * log2 (70000/1600) = 16,4 jours

Sensationnel. J'ai lentement compris que les voyages internationaux allaient être un problème. L'esprit humain peine à faire face au pouvoir de la croissance exponentielle. Il y a cinq jours, ça fait longtemps maintenant…. J'ai immédiatement mis mes parents à la terre - ils sont un groupe démographique à risque et dans quelques semaines, les hôpitaux ne pourront pas les aider s'ils tombent malades. J'estime que ma ville natale d'Adélaïde (30 cas le 18 mars) aura du mal avec 1000 cas (dont une partie nécessitera des soins intensifs):
 t = 4 * log2 (1000/30) = 20 jours

Le faible nombre de cas aujourd'hui n'est pas important, la croissance exponentielle est le facteur critique.
Depuis lors, je joue avec un script Pythoncovid19.py personnalisé pour générer des tracés utiles pour moi. Il est basé sur un code que j'ai trouvé de Mohammad Ashhad . Vous pourriez aussi le trouver utile, il est facile de le personnaliser pour d'autres pays. J'apprécierais également une revue du script et des mathématiques dans ce post.
Je trouve que l'analyse des données me donne un petit sentiment de contrôle sur la situation. Et une boule de cristal utile dans cette vie de science-fiction que nous avons soudainement commencé à vivre.
Voici quelques tracés des 14 derniers jours:


Je trouve la deuxième parcelle de journal beaucoup plus utile. Une pente positive constante sur une courbe logarithmique indique une croissance exponentielle qui est mauvaise. Nous voulons que le tracé du journal s'aplatisse en une ligne horizontale. Le doublement du temps est la mesure clé.Voici une estimation lissée (fenêtre de 3 jours). Un temps de doublement bas (par exemple quelques jours) est mauvais, notre objectif est un temps de doublement élevé:

C'est un peu bruyant en ce moment. Je m'intéresse à l'Espagne et à l'Italie car elles ont fermé à clé. Il y aura un décalage dans le temps, car les infections avant la fermeture se répercuteront sur les cas, mais je m'attends (et j'espère sincèrement) à voir le temps de doublement de ces pays s'améliorer et de nouveaux cas diminuer.
Je travaille à domicile et j'espère que l'Australie fermera ses portes bientôt. Je mettrai à jour quotidiennement les tracés ci-dessus.
Tout le meilleur à tout le monde.
Mise à jour - 26 mars 2020
Cela fait une semaine que j'ai publié ce post et j'ai mis à jour les graphiques tous les jours. Mes modèles sont simplistes et je ne suis pas épidémiologiste. Cependant, je suis désolé de dire que la croissance exponentielle de l'Australie et des États-Unis a progressé au même rythme ou plus rapidement que les modèles simples prévus ci-dessus. L'Italie montre une tendance claire vers une amélioration du temps de doublement. Le graphique du haut montre une croissance presque linéaire.C'est une bonne nouvelle et nous espérons que cela entraînera bientôt une diminution de la charge de leurs hôpitaux.C'est encourageant pour moi car cela montre que le verrouillage peut fonctionner!
Une petite tendance positive pour l'Espagne, qui a également bloqué;cependant l'Australie et les États-Unis doublent encore tous les 3-4 jours. Il est clair à partir de la deuxième intrigue, que les cas américains seront bientôt les plus élevés au monde.
Tout changement que nous apportons aujourd'hui à notre comportement prendra 1 à 2 semaines. Il s'agit donc d'une fenêtre sur les changements de comportement il y a 1-2 semaines, et d'une estimation du taux de doublement pour les 1-2 semaines suivantes.
Une augmentation quotidienne de 10% des cas représente un doublement de 7,3 jours (1 semaine). Cela semble intuitivement être une bonne première étape, et quelque chose que les systèmes de santé en expansion ont une chance de gérer. Il est également facile de calculer dans votre tête lorsque vous consultez les statistiques quotidiennes. Une augmentation quotidienne de 20% est un temps de doublement de 3,8 jours et de très mauvaises nouvelles. L'Australie n'a toujours pas de verrouillage solide et peut-être que les gens ne restent pas chez eux. J'espère que notre gouvernement agira de manière décisive bientôt.

Liens
Tableau de bord John Hopkins CSSE COVID-19 
Données source 
Notre monde dans les statistiques et la recherche sur les coronavirus de données
Posté sur 18 mars 2020 27 mars 2020 Auteurdavid Catégories Non catégorisé6 Commentairessur l'analyse des séries chronologiques COVID-19

Visualisation du bruit de phase

Il y a quelques mois, j'aidais Gerhard, OE3GBB, à détecter certains problèmes de synchronisation FreeDV 2020 sur le satellite QO-100 .
En cours de route, nous avons étudié le bruit de phase du canal QO-100 (y compris Gerhards Tx et Rx) en envoyant un signal porteur sur la liaison, puis en l'exécutant via un script GNU Octave phase_noise.mpour générer des tracés intéressants.
La figure 1 montre le spectre de la porteuse, du bruit passe-bande dans le canal SSB et la ligne sinusoïdale unique à environ 1500 Hz: 
La figure 2 est un gros plan, où nous avons abaissé la tonalité de 1500 Hz à 0 Hz. Ce n'est pas vraiment une seule fréquence, mais a un bruit comme les spectres: 

La figure 3 est un tracé polaire ou I et Q (réel et imag) en fonction du temps. Un oscillateur parfait avec un petit décalage de fréquence tracerait une spirale nette, mais en raison du bruit, il se promène partout. La Fig3A montre un gros plan des 5 premières secondes, où elle s'inverse plusieurs fois, comme une roue tournant en avant et en arrière au hasard: 


La figure 4 est la «phase non emballée» en radians. Déballer signifie que si nous arrivons à -pi, nous continuons simplement, plutôt que de nous enrouler autour de pi. Une pente constante suggère un segment de fréquence constante, par exemple dans les 5 premières secondes, il se déplace vers le bas -15 radians, ce qui suggère une fréquence de -15/5 = -3 rads / sec ou -3 / (2 * pi) = -0,5 Hz . La pente ascendante d'environ 8 secondes est un segment de fréquence positive. 

La figure 5 est le taux de changement de phase, c'est-à-dire le décalage de fréquence instantané, qui est d'environ -0,5 Hz à 8 secondes, puis oscille positivement pendant un certain temps: 


Pourquoi tout cela est-il important? Les modems à décalage de phase comme QPSK doivent suivre cette phase. Nous étions préoccupés par la capacité du modem FreeDV 2020 QPSK à suivre la phase sur QO-100. Vous obtenez également des pistes de phase sinueuses similaires sur les canaux HF.

Il s'avère que le verrouillage GPS sur l'un des oscillateurs ne fonctionnait pas tout à fait correctement, entraînant des changements d'étape dans la phase de l'oscillateur. Donc dans ce cas, un problème matériel plutôt que le modem QPSK.

Liens

QO-100 Sync Pull Request (avec beaucoup de notes) 
FreeDV 2020 sur le satellite QO-100 
Transmission vocale numérique via QO-100 avec FreeDV Mode 2020 (article Lime Micro) 

FreeDV entre l'Argentine et le Royaume-Uni

Jose (LU5DKI) a été en contact quotidien avec un groupe de jambons britanniques, dont Eric (GW8LJJ) Cess (GW3OAJ) Steve (G7HZI). Ils utilisent FreeDV 700D sur une nouvelle combinaison de canaux radio HF et d'Internet via des SDR.
Jose transmet de sa station en Argentine à un KiwiSDR à Santiago, au Chili, à environ 1500 km. Les jambons britanniques écoutent ce DTS sur Internet. Pour recevoir, Jose écoute un KiwiSDR au Royaume-Uni. La combinaison de l'Internet et de la radio HF leur donne des communications fiables à un moment où les conditions de bande longue distance sont mauvaises.

Merci Jose pour la vidéo. Vous pouvez voir le «barber pole» HF s'estomper sur le signal du Royaume-Uni.
Plusieurs jambons britanniques utilisent des SM1000 exécutant le nouveaufirmware v2 qui inclut FreeDV 700D. C'est bien de voir que ça marche bien sur le terrain.
FreeDV 1.4 comprend des améliorations 700C / 700D et le nouveau mode FreeDV 2020. J'espère sortir FreeDV 1.4 plus tard cette année. Cependant, cela fonctionne déjà assez bien (juste quelques petits problèmes à résoudre), donc si vous souhaitez essayer une version de développement Windows de FreeDV 1.4, veuillez me contacter. Pour les utilisateurs Linux, il est assez facile de compiler à partir des sources .
Posté sur 27 octobre 2019 27 octobre 2019 Auteurdavid Catégories Radio , Téléphonie Laisser un commentaire 

FreeDV 2020 sur le satellite QO-100

Gerhard (OE3GBB), Steve (K5OKC) et moi avons travaillé sur FreeDV 2020 sur lesatellite Es'hail 2 / QO-100 . Ce satellite est en orbite géosynchrone et possède un transpondeur linéaire. Il est conçu pour SSB et a donc une bande passante étroite qui exclut la plupart des modes vocaux numériques - à l'exception de FreeDV. Par exemple, FreeDV 2020 peut envoyer une parole large de 8 kHz sur seulement 1600 Hz de bande passante RF.Un amplificateur linéaire signifie également que les formes d'onde OFDM utilisées par FreeDV passeront OK, tant que votre système de transmission est linéaire.
Modem Mods
Les premières expériences de Gerhard ont montré que FreeDV 1600 fonctionnait bien, mais FreeDV 2020 se désintégrait et perdait la synchronisation. Nous avons supposé que cela était dû à un bruit de phase important sur le canal, à cause des nombreuses étapes de conversion ascendante et descendante et du transpondeur lui-même. Heureusement, le SNR était assez élevé. Steve et moi avons modifié le modem OFDM utilisé pour FreeDV 2020 pour gérer cela. Ce modem avait été conçu pour une démodulation cohérente sur des canaux à atténuation HF SNR très faible.Le suivi de phase a été conçu pour les canaux HF avec une bande passante de quelques Hz. Dans un premier temps, nous avons ajouté une option de bande passante élevée, puis nous sommes passés à la démodulation différentielle. Cela nous permet de gérer des déphasages plus rapides (c.-à-d. Plus de bruit de phase), au détriment de faibles performances SNR réduites. C'est un compromis acceptable pour ce canal car nous avons beaucoup de SNR.
Gerhard a également eu des problèmes de configuration pour que tout fonctionne sur une seule machine - FreeDV 2020 aime un processeur puissant et moderne en raison du codec LPCNet.
J'ai maintenant le processus de construction de Windows assez complexe pour FreeDV entièrement scripté (merci Richard et Danilo). Cela signifie que je peux développer sous Linux, puis exécuter un script Docker qui reconstruit tout pour Windows, le conditionne dans un programme d'installation et l'affiche sur mon site Web. Remarquablement, il produit alors les mêmes résultats que la version Linux. Cela enlève beaucoup de douleur à ma vie et permet aux autres de tester rapidement les innovations. 

Voici un échantillon de l'audio décodé, à partir d'un QSO entre Gerhard et Dani (EA4GPZ): 





Audio Player







La qualité est assez élevée et grâce à un bel ensemble d'enceintes, la large bande passante audio de 8 kHz est très agréable.Cependant, je peux entendre une modulation de la fréquence d'images, et j'ai entendu des similaires sur certains autres échantillons 2020 sur les canaux HF de l'équipe de test américaine.J'explorerai cela à un moment donné.

Station QO100 de Gerhard




Travail en équipe
J'aime travailler avec Gerhard et Steve sur ce projet. Nous sommes à peu près équidistants dans le monde entier, mais le décalage de fuseau horaire nous permet de faire rebondir de nouvelles versions de logiciels pour les tester sur des cycles de 12 heures. En équipe, nous avons étudié le problème et considérablement amélioré les performances de FreeDV 2020 sur le satellite QO-100. Nous avons travaillé très soigneusement, déboguant des problèmes délicats, collectant et comparant des échantillons et discutant de nos résultats par e-mail.
Nous avons appliqué une nouvelle technologie de codage de la parole (le réseau neuronal / LPCNet basé sur l'apprentissage automatique), modifié et optimisé un modem HF et envoyé nos signaux via un nouveau transpondeur satellite. C'est une vraie radio expérimentale!
Notre prochaine étape consiste à chercher à améliorer l'acquisition du modem, ce qui nécessitera probablement également un réglage pour ce canal.
Lire plus loin
Transmission vocale numérique via QO-100 avec FreeDV Mode 2020 (article Lime Micro) 
Satellite Es'hail 2 / QO-100 
WebSDR pour le satellite QO-100 
FreeDV 2020: premiers tests en direct 
Steve transfère un modem OFDM d'Octave à C  16 septembre 2019 7 février 2020 
Auteurdavid Catégories Radio , Téléphonie 2 Commentairessur FreeDV 2020 sur le satellite QO-100

VDSL contre HF Radio

Je mets en place un dipôle de 40M.Lorsque je transmets sur 40 m (50 W en pointe), mon Internet tombe en panne.Parfois, il revient, d'autres fois le modem perd la synchronisation. Le dipôle a un balun et est bien réglé.
J'ai essayé quelques ferrites avec plusieurs tours sur le modem VDSL et les câbles d'alimentation qui ont un peu amélioré la situation. Mais je reçois toujours une interruption momentanée d'Internet sur PTT, et si j'essaie assez fort, je peux toujours perdre la synchronisation sur le modem.
J'ai maintenant NBN (Australian National Broadband Network) avec une liaison VDSL sur des lignes téléphoniques en cuivre traditionnelles vers un «nœud» à plusieurs centaines de mètres. Il s'avère que le VDSL utilise une bande passante allant jusqu'à 30 MHz… donc je suppose que je me mets directement dans sa bande passante. L'ADSL old school n'utilisait que quelques MHz. La ligne téléphonique utilisée pour ce service a 50 ans et présente une conversion différentielle en mode commun importante. Ce n'est pas vraiment une ligne de transmission. Mais probablement une très bonne antenne! Je construis un petit gabarit avec un transformateur pour coupler le signal différentiel à mon analyseur de spectre et jette un œil:

Lotsa allume le primaire, un tour sur le secondaire, un noyau que j'ai trouvé dans la boîte indésirable. J'ai ajusté les condensateurs de couplage en ligne avec les deux bras du primaire afin que le modem ne perde pas de synchronisation lorsque je le branche (environ 5pF). Sur cette photo se trouve également le circuit LC de série, mais déconnecté (ouvert) à ce stade.
Effectivement, je pouvais voir l'énergie Rx du nœud vers mon modem à environ 7 MHz et une autre énergie à 12 MHz. Dans la région des 7 MHz, je pouvais voir le signal Rx du «nœud» à -60 dBm. Lorsque j'ai Tx SSB sur 7,18 MHz, mon signal SSB était de -30 dBm. Pas étonnant que le modem s'étouffe Après quelques expériences, j'ai trouvé un circuit résonnant série LC 7 MHz connecté à travers la ligne téléphonique. Lorsque le modem fait son entraînement, il voit un court-circuit autour de 7 MHz et ignore cette région comme étant inutile. Ainsi, lorsque je transmets dans cette région, il n'y a aucun signal de modem avec lequel interférer.
J'ai commencé avec un filtre 800nH / 600pF. Xc et Xl est une réactance de 37 ohms plutôt faible à la résonance, et juste un peu plus élevée que celle au-dessus de la résonance (par exemple à 8-12 MHz), atténuant une grande partie de l'énergie HF. C'était donc essentiellement un LPF, tuant quoi que ce soit au-dessus de 6 MHz.Cela a stoppé les abandons, mais ma bande passante Internet en aval est passée de 55 à 24 Mbps.
Conception finale
Après quelques manipulations avec une feuille de calcul, je suis venu avec un filtre coupe-bande LC série 5uH / 100pF. Il s'agit simplement d'une inductance de 5uH en série avec un condensateur de 100pF, connectée sur la ligne téléphonique VDSL.
Cela a quelques centaines d'ohms de Xc au-dessus de la résonance, ce qui se traduit par une atténuation de quelques dB à 8-12 MHz. Cela a obtenu 38 Mbps en aval. L'amont était le même (24 Mbps) que sans filtre. Assez bien. L'inductance est de 9 tours sur un noyau F37-61. Assurez-vous d'utiliser un matériau adapté aux inductances à Q élevé. J'ai d'abord utilisé le mauvais matériau de base et je n'ai pas pu obtenir une encoche décente. Je vous recommande de vérifier le réglage - il devrait avoir une encoche profonde autour de votre fréquence de fonctionnement.
Voici un balayage de mon filtre:

J'ai mis des résistances de 560 ohms en série avec la sortie du générateur de suivi et l'entrée de l'analyseur de spectre pour approximer l'impédance de ligne en utilisant ce gabarit:

Voici un graphique du système en action:

Le tracé jaune est le signal VDSL d'origine non filtré. En même temps, je transmets SSB. Vous pouvez voir mon signal SSB sur 7,18 MHz (pic jaune au-dessus du «1»). Le violet est avec le filtre coupe-bande LC installé. Vous pouvez voir l'encoche à gauche du «1» à 7 MHz. Le «nœud» a fonctionné 7-8MHz est une bande ratée donc n'envoie aucune information. Donc rien à gêner quand je PTT SSB. Je n'envoie pas de signal SSB dans cette intrigue.
Notez également que le violet 8-12 MHz (filtré) est juste quelques dB plus bas que le jaune (non filtré). Le filtre coupe-bande n'efface donc pas les signaux HF.
Ces tracés montrent un mélange de Tx (-10 dBm) de mon modem et de Rx (pente descendante douce sous-jacente) - le signal du «nœud». Je suppose que c'est du duplex intégral, nous ne pouvons tout simplement pas voir le signal Rx la plupart du temps. J'échantillonne le signal combiné à côté du modem, donc Tx domine. Vous pouvez mieux voir le signal Rx lorsque le modem s'entraîne.
Pour une raison quelconque, mon modem ne transmet pas dans la bande 6-8 MHz.Probablement une bonne chose pour RFI.
Résultats
Sans le filtre, je reçois des pings d'interruptions immédiates et une perte de synchronisation du modem après 20 secondes. Avec le filtre, je l'ai martelé au cours des dernières semaines avec des signaux SSB et FreeDV mais pas d'interruptions dans les pings ou l'audio reçu et la cascade d'un KiwiSDR local. Il y a un coup sur ma bande passante en aval, mais ce n'est pas significatif pour moi. Beaucoup plus agréable de pouvoir transmettre sur 40m et de ne pas avoir la coupure Internet!
Voici le filtre fini, installé près du modem dans un rétrécissement thermique:

Je serais intéressé de voir si cette idée fonctionnera sur d'autres sites. En raison de la nature aléatoire des lignes téléphoniques, il n'y a pas deux installations VDSL identiques.
La conception est simplement une inductance de 5uH en série avec un condensateur de 100pF, connectée sur les lignes téléphoniques VDSL. Vous avez besoin d'une inductance Q élevée, j'ai utilisé 9 tours sur un noyau F37-61. Si possible, vérifiez soigneusement le réglage du filtre coupe-bande.
J'ai également vu des suggestions d'utilisation d'un tronçon quart d'onde (environ 10 m de câble téléphonique) pour obtenir le même effet. C'est une bonne idée, car vous pouvez simplement acheter une rallonge téléphonique de 10 m et la brancher en parallèle avec votre ligne VDSL. Cependant, encore une fois - vérifiez attentivement le réglage du talon - le câble téléphonique est un truc désordonné et non calibré! 

C'était un petit projet intéressant, avec un résultat satisfaisant. J'aime beaucoup apprendre la RF et (re) me renseigner sur les compromis autour de la réactance au niveau de la résonance, des lignes de transmission et du matériau du noyau inducteur.
Merci pour l'aide et les commentaires utiles des membres AREG sur leur liste de diffusion. Plusieurs autres membres de l'AREG souffrent également du même problème, donc j'imagine qu'il est largement répandu dans d'autres pays qui utilisent le VDSL.

Posté sur 15 septembre 2019 2 décembre 2019Auteur david Catégories Hardware , Radio 5 Commentairessur VDSL contre HF Radio

Codec 2 700C Equalizer Part 2

Ce poste prolonge les travaux de la partie 1 . J'ai développé un nouvel algorithme d'égaliseur (EQ) et l'ai porté sur C.
EQ devant VQ Après plusieurs jours d'expérimentation, j'ai déplacé l'égaliseur devant le VQ.L'algorithme utilisé dans la partie 1 incluait le VQ dans la boucle (en haut), mais j'ai trouvé que cela avait des problèmes pour éliminer de grandes quantités d'énergie basse fréquence. Je ne sais pas pourquoi - avec le VQ dans la boucle, l'opération est complexe.

Le nouvel algorithme (en bas) est assez simple; nous comparons le spectre moyen de la parole d'entrée à un «masque» idéal.La différence entre les deux est le poids de l'égaliseur. Cependant, comme de nombreux algorithmes DSP, il a fallu plusieurs jours d'expérimentation minutieuse, d'essais et d'erreurs, de tests d'écoute et de nombreuses étapes en arrière pour obtenir les résultats souhaités. J'ai codé et testé un tas d'algorithmes candidats dans vq_700c_eq.m
Le spectre d'entrée est moyenné à l'aide d'un filtre IIR, il faut donc environ une seconde pour s'adapter.Ce graphique montre les poids d'égalisation qui augmentent sur quelques images (une image fait 40 ms). C'est en fait une carte de l'excès d'énergie spectrale - ce que nous voulons supprimer avant le VQ:

Cet échantillon a beaucoup d'énergie LF excédentaire. Le pic HF est dû à la mise en forme du VQ - il s'attend à ce que tous les échantillons aient une faible énergie dans le dernier bac. Ce graphique montre les valeurs moyennes sur un échantillon entier:

Le bleu foncé est le discours d'entrée (cible) et le cyan le discours d'entrée après l'égalisation. Le vert est le masque «idéal» pour lequel nous faisons tourner l'égaliseur. Résultats objectifs
Le tableau suivant est similaire au tableau de la partie 1. Il présente les résultats pour l'étape 1 (vq1) et l'étape 2 (vq2) du processus de quantification vectorielle en deux étapes. eq1 est l'algorithme de la partie 1, que j'ai utilisé comme point de départ. eq2 est le dernier algorithme d'implémentation en temps réel, qui fait un travail comparable. Ce qui compte vraiment, ce sont les trois dernières colonnes - l'erreur de sortie après quantification pour le 700C VQ actuel (vq2), la partie 1 eq (vq2_eq1) et le dernier algorithme (vq_eq2).
Tableau des résultats
J'ai placé les résultats dans un fichier texte séparé car j'ai eu du mal à les afficher correctement dans WordPress.
Les deux premiers échantillons sont «artificiels»: j'ai pris «cq_freedv_8k» et en utilisant Audacity, j'ai ajouté un gain de 12 dB entre 0 et 500 Hz pour obtenir cq_freedv_8k_lfboost. J'ai réglé la coupure haute fréquence à 3500 Hz pour obtenir cq__freedv_8k_hfcut. C'était vraiment utile - dans les tests d'écoute lfboost a cassé la conception de l'égaliseur de la partie 1 - cela n'a pas été efficace pour nettoyer l'échantillon! Notez que la mesure obj pour cet échantillon (colonne vq2_eq1) est toujours OK - l'une des raisons pour lesquelles nous sauvegardons les résultats objectifs avec des tests d'écoute. Résultats subjectifs





















[th]Échantillon[/th][th]Codec 2 700C[/th][th]Codec 2 700C + EQ[/th]

cq_ref	Ecoutez	Ecoutez
kristoff	Ecoutez	Ecoutez
cq_freedv_8k	Ecoutez	Ecoutez
cq_freedv_8k_lfboost	Ecoutez	Ecoutez

J'écoute ces échantillons avec un petit ensemble de haut-parleurs, qui ont une réponse basse fréquence. Le dernier échantillon est un cas extrême. Cet échantillon cq_freedv_8k a déjà beaucoup de basses fréquences, et nous avons ajouté 12 dB supplémentaires. L'échantillon égalisé est nettement amélioré, mais pas aussi bon que l'échantillon cq_freedv_8k «propre» d'origine. La qualité s'améliore au cours des premières secondes à mesure que l'égaliseur s'adapte.
Discussion
Un égaliseur a été développé, testé sur une gamme d'échantillons et porté sur C. Des tests ont été écrits pour s'assurer que le port C correspond à la version Octave, et il est prêt à essayer dans le vrai mot sur les plates-formes x86 et embarquées (stm32).Discussion
Un égaliseur a été développé, testé sur une gamme d'échantillons et porté sur C. Des tests ont été écrits pour s'assurer que le port C correspond à la version Octave, et il est prêt à essayer dans le vrai mot sur les plates-formes x86 et embarquées (stm32).
Je suis très content de ce travail. J'ai résolu un mystère personnel de longue date - pourquoi certains échantillons / haut-parleurs codent bien et d'autres pas. J'ai rendu le Codec 2 700C plus robuste à une gamme d'entrées de microphone différentes. Cela se traduira par une amélioration incrémentielle de la qualité vocale moyenne des modes en ondes comme FreeDV 700C et 700D. J'ai également beaucoup appris sur VQ, qui peut être appliqué à de nouvelles conceptions de codecs.
Leçons apprises:
[list="box-sizing: inherit; border: 0px; font-family:"]
[*]Ce travail a renforcé l'importance de la représentation précise des basses fréquences pour la parole.

[*]L'utilisation d'un échantillon artificiel est une bonne technique, elle vous donne une erreur connue à tester.

[*]Ce fut un bon exercice pour apprendre les forces et les faiblesses de VQ.

[*]Les VQ sont pointilleux sur ce que vous leur lancez.

[*]La variance est une mesure objective vraiment utile.

[*]Utilisez une base de données de formation décente (de la partie 1 où j'ai formé un nouveau VQ). Les exemples cq_freedv_8k artificiels ont une très grande variance (colonne 1 du tableau des résultats) avant la quantification - cela suggère «plus d'informations à quantifier». Cependant, ils ont commencé comme le même échantillon et ont juste vu leur réponse en fréquence modifiée d'une manière qui n'affectait pas du tout les informations perceptuelles qu'ils contiennent. Cela suggère que l'égalisation pourrait être un bon moyen de réduire le débit binaire.Nous pouvons être en mesure de trouver une transformation dans le spectre qui sonne plus ou moins la même chose à l'oreille humaine, mais est plus facile (nécessite moins de bits) à coder.
Je me demande - combien de bits d'autres codecs sont dépensés pour coder des informations non essentielles comme les réponses de fréquence arbitraires qui leur sont lancées?
Vous pouvez jouer avec EQ vous-même
 $ ./c2enc 700C ../../raw/cq_ref.raw - --eq --var |  ./c2dec 700C - - |  aplay -f S16_LE

Liens
Égaliseur Codec 2 700C 
Codec 2 700C 
Codec 2 Pull Demande pour ce travail

Posté sur 24 juillet 2019 27 octobre 2019 Auteurdavid Catégories Téléphonie 9 Commentaires  

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Micrologiciel SM1000 V2

Après un an de développement, nous avons sorti la version 2 du firmware SM1000. Les nouvelles fonctionnalités majeures comprennent:

• FreeDV 700D (merci Don W7DMR)
  
• Un système de menu Morse (merci Stuart VK4MSL)
  
• Le manuel SM1000 qui vous explique comment mettre à niveau vers le nouveau firmware
  

Je voudrais également remercier Steve (K5OKC) pour son excellent travail sur le modem OFDM, Danilo (DB4PLE) et Richard (KF5OIM) pour leur travail sur le système de construction, l'intégration et les tests Github / Travis; et Walter (K5WH) et George (AC6RB) pour nous avoir aidés à trier la procédure de clignotement de Windows.
Le côté génie logiciel de Codec 2 a parcouru un long chemin en 2019 - nous avons maintenant environ 50 tests automatisés et un très bon système de construction pour les ports x86 et stm32 intégrés. Environ la moitié des tests s'exécutent sur une carte de découverte stm32 et garantissent que le port stm32 continue de fonctionner pendant que nous poussons le côté x86 du projet vers l'avant. Le matériel SM1000 a été développé par moi-même et Rick Barnich KA8BMA il y a quelques années. Il est fabriqué, testé et expédié par notre bon ami Edwin chezDragino à Shenzhen, en Chine.
Le port FreeDV 700D inclut un traitement de signal sophistiqué:

• Le codec vocal Codec 2 700C.
  
• Le modem OFDM développé par Steve et moi qui a été optimisé pour la radio HF.
  
• Logiciel de correction d'erreurs avant LDPC de pointe conçu par Bill, VK5DSP.
  

En grande partie grâce aux efforts de Don qui s'exécutent tous sur un minuscule micro-contrôleur de 168 MHz dans seulement 192 Ko de RAM. Avec des résultats identiques à la version x86.
J'ai vraiment apprécié de travailler avec l'équipe sur ce projet, notamment via GitHub. J'aime plus GitHub que Git - avec lequel j'ai toujours des ennuis de temps en temps.
Le côté stm32 du projet Codec 2 est beaucoup amélioré avec un nouveau système de construction brillant, une documentation à jour, et nous avons les tests automatisés pour nous assurer de le garder ainsi. Merci les gars!
Voici mon SM1000 sur le banc pendant le développement. J'ai branché un port série pour imprimer des messages de débogage et j'utilise des ordinateurs portables pour l'alimenter avec des signaux FreeDV:

  Liens 
Page et magasin SM1000 
Manuel SM1000 
Portage d'un décodeur LDPC sur un microcontrôleur STM32 Don nous explique comment il a intégré la correction d'erreurs LDPC sophistiquée dans un microcontrôleur. 
Pull Request où le travail d'intégration a été effectué pour la version V2. 
Mise à jour Codec2 et FreeDV 2019 
FreeDV 700D - une description de ce nouveau mode. 
Développement SM1000 - parcourez les archives vers 2014/2015 pour de nombreux articles sur le développement matériel SM1000.
Posté sur 18 juillet 2019 26 juillet 2019 Auteurdavid Catégories Matériel , Actualités , Radio , Téléphonie4 Commentairessur le micrologiciel SM1000 V2

Revue de l'acquisition des fréquences OFDM J'ai eu des rapports anecdotiques (du Royaume-Uni et du VK5) et un échantillon suggérant que la synchronisation 700D est très lente (environ 10 secondes) sur certains canaux HF qui s'estompent, avec des problèmes même à des SNR élevés.Cela m'a dérouté, car j'ai soigneusement développé le modem 700D contre des modèles de canaux HF à évanouissement rapide (bande passante Doppler de 1 Hz).

J'ai donc jeté un coup d'œil aux échantillons et revisité les simulations d'acquisition de modem OFDM. J'ai effectué un tas de tests en utilisant les estimateurs de synchronisation et de décalage de fréquence, par exemple:

 octave: 12> ofdm_dev;  acquisition_test (Ntests = 100, EbNodB = 10, foff_hz = 0, hf_en = 2, verbose = 1);


J'ai ajouté une option de canal à évanouissement lent (hf = 2). Il s'avère qu'un évanouissement lent (par exemple Doppler à 0,1 Hz) conduit à des encoches relativement «stationnaires» dans le spectre qui confondent l'estimateur. Le résultat net est de plusieurs secondes avec un mauvais décalage de fréquence et donc pas de synchronisation. Curieusement, c'est moins un problème sur les canaux à évanouissement rapide. Les conditions de canal changent si rapidement que nous arrivons rapidement à un état de canal que l'estimateur aime et se synchronise. Voici un spectrogramme d'un canal à évanouissement lent, notez l'encoche profonde qui apparaît vers 10 secondes. Il récupère une grande partie du signal et se déplace lentement sur le signal pendant quelques secondes. Notre défi est d'estimer le décalage de fréquence avec la moitié du signal manquant!

En dessous se trouve un graphique de l'estimation du décalage de fréquence pour le même canal. Il est censé être à peu près nul, mais pendant le fondu lent et sélectif en fréquence, il reste bloqué à environ -3 Hz pendant plusieurs secondes.




Une fois que j'ai pu reproduire le problème, j'ai travaillé sur quelques améliorations et ajouté quelques ctests pour nous assurer que nous interceptons tous les problèmes similaires à l'avenir.Les étapes que j'ai suivies sont décrites dans les notes de cette requête Pull Codec 2 . Les changements majeurs sont: 

[list="background-color: rgb(255, 255, 255); padding-top: 27.6875px; position: relative; color: rgb(51, 51, 51); font-family:"]
[*]Un nouvel estimateur de décalage de fréquence.

[*]Cela a encore un décalage de fréquence résiduelle, j'ai donc ajouté un estimateur de phase à deux vitesses pour suivre rapidement toute erreur de fréquence fine résiduelle peu de temps après la synchronisation.

[*]Augmentation de la plage d'estimation du décalage de fréquence à +/- 60 Hz, pour faciliter le réglage pour FreeDV 700D et FreeDV 2020.

[/list]

Les deux graphiques suivants mesurent la probabilité d'obtenir une estimation de décalage de fréquence valide (sur chaque image) pour divers Eb / No (algorithme précédent et nouvel algorithme amélioré):




Steve (K5OKC) et moi avons travaillé sur l'optimisation des fonctions d'acquisition, pour s'assurer qu'elles s'exécuteraient en temps réel sur le stm32 pour le prochain port 700D. Je suis satisfait du résultat: synchronisation améliorée, plage de fréquences plus large, quelques tests automatisés pour détecter les problèmes similaires à l'avenir et fonctionnant en temps réel même sur le stm32. Heureux que nous puissions améliorer progressivement ce modem. Il est disponible dès maintenant si vous construisez codec2 et freedv-gui à partir de la source. 

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[*]Un nouvel estimateur de décalage de fréquence.

[*]Cela a encore un décalage de fréquence résiduelle, j'ai donc ajouté un estimateur de phase à deux vitesses pour suivre rapidement toute erreur de fréquence fine résiduelle peu de temps après la synchronisation.

[*]Augmentation de la plage d'estimation du décalage de fréquence à +/- 60 Hz, pour faciliter le réglage pour FreeDV 700D et FreeDV 2020.

[/list]

Les deux graphiques suivants mesurent la probabilité d'obtenir une estimation de décalage de fréquence valide (sur chaque image) pour divers Eb / No (algorithme précédent et nouvel algorithme amélioré):