LENTUS

LENTUS veut dire « Lent » (mai aussi indolent, nonchalant, tranquille…) en latin, notre langue mère.

Créateur : Patrick Lindecker (F6CTE) en 2012

Description :

Vitesse en bauds: 0,1465 (4800/32768) soit 6,827 secondes par symbole de 5 bits

Messages: un message d'une durée de 273,1 secondes qui commence à t=4 sec de  la minute UTC  0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, ou 55 (il faut que le PC soit synchronisé sur un étalon horaire). Il est composé de 40 symboles, chacun ayant une longueur de 32768 échantillons audio (soit or 6,827 secondes). Les 9 premiers symboles portent une tonalité de synchronisation permettant de trouver la fréquence centrale de la transmission. Les 31 symboles suivants de 5 bits portent le message (permettant le codage Reed-Solomon de 75 bits). Les messages peuvent être du texte libre (13 caractères) ou du texte formaté selon différentes possibilités, listées ci-dessous :

• Un appel CQ standard composé d’un Bit “CQ” + un Bit “Balise” + indicatif complet (avec 3 caractères max dans la mantisse, comme par exemple “AZ2/FL5XYZ/MM”) + optionnellement, un Locator 6 caractères (précision +/-2,31 km en latitude and +/- 4,63 km en longitude).
  Nota : sans le “CQ”, il s’agit d’une information transmise par l’OM répondant à l’appel CQ.

• Un appel CQ de type « description de la station » composé d’un bit « CQ » + un Bit “Balise”, d’un indicatif à 6 caractères + suffixe (comme par exemple “FL5XYZ/MM”), un “Locator 6 caractères” + Niveau de puissance + le bit “mW/W” + le gain relatif de l’antenne HF  + directivité de l’antenne.
  Nota : sans le “CQ”, il s’agit d’une information transmise par l’OM répondant à l’appel CQ.

• Un appel CQ de type « météorologie » composé d’un bit « CQ » + un Bit “Balise”, d’un indicatif à 6 caractères (comme par exemple “FL5XYZ”), un “Locator 4 caractères” + Température + Direction du vent + Vitesse du vent + Humidité + Pression atmosphérique.
  Nota : sans le “CQ”, il s’agit d’une information transmise par l’OM répondant à l’appel CQ.

• Un appel CQ avec une position géographique précise composé d’un bit « CQ » + un Bit “Balise”, d’un indicatif à 6 caractères + une position géographique (latitude + longitude) en ° ‘ et décimales sur 2 chiffres (comme par exemple “48-49.83N 002-22.02E La précision est égale à 9 m en latitude et en longitude (environ 60000 plus précis qu’une position Locator).
  Nota : sans le “CQ”, il s’agit d’une information transmise par l’OM répondant à l’appel CQ.

• Une réponse à un CQ avec Locator 4 caractères composé d’un Indicatif 1 à 6 caractères (comme par exemple “FL5XYZ”) + Indicatif 2 à 6 caractères (comme par exemple “FL5XYZ”) + Locator 4 caractères (précision +/-55 km en latitude and +/- 111 km en longitude), en réponse de Indicatif 1 à un CQ fait par Indicatif 2.

• Une réponse à un CQ avec rapport S/B et drift composé d’un Indicatif 1 à 6 caractères (comme par exemple “FL5XYZ”) + Indicatif 2 à 6 caractères  + suffixe (comme par exemple “FL5XYZ/MM”) + rapport S/B (14 à -35 dB) + dérive (-4 à 4 par pas de 0,1 Hz/mn), en réponse de Indicatif 1 à un CQ fait par Indicatif 2.

• Une réponse pour terminer un QSO composé d’un Indicatif 1 à 6 caractères (comme par exemple “FL5XYZ”) + Indicatif 2 à 6 caractères + suffixe (comme par exemple “FL5XYZ/MM”) + “73 GB SK”.

Mode de transmission: le mode Lentus peut être utilisé pour réaliser des QSO (communication bilatérale) ou comme une balise. Dans ce dernier cas, aucune réponse n’est strictement requise.

• Une transmission balise pourrait être faite aux minutes 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, ou 55.

• Pour un QSO, par convention , l’OM appellant CQ transmettra aux minutes 0, 10, 20, 30, 40, 50 et l’OM répondant à l’appel CQ transmettra aux minutes 5, 15, 25, 35, 45, 55.

Répéteur: le mode Lentus peut aussi être utilisé, dans des cas d’utilisation spécifiques, comme répéteur. Comme répéteur, it transmet simplement ce qui a été reçu. Disponible seulement en mode « QSO » (pas en mode balise).

Vitesse : 75 bits (ou 13 caractères maximum en texte libre) par période de 5 minutes (avec un message par période) soit 0,43 mpm

Modulation : MFSK 32 tonalités (pour 5 bits) avec un écart entre tonalités de 0,7325 Hz (5 x vitesse en bauds).

La fréquence de synchronisation transmise durant les 9 premiers symboles correspond à la fréquence centrale de la bande de transmission. Elle permet de déterminer cette fréquence (à environ +/- 0,1 Hz près) et la vitesse de dérive (jusqu’à 3 Hz/mn). Les 32 fréquences possibles pour le dixième symbole (première donnée) seront estimées à partir de ces informations. La bande de recherche de la fréquence de synchronisation  est égale à +/- 20 Hz, depuis la fréquence cliquée, par l’utilisateur, sur la chute d’eau (« waterfall »).

Mode de réception: USB. Chaque période de 300 sec d'émission ou de réception doit commencer à t=4 sec d’une minute UTC 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, ou 55 avec une tolérance maximum de +/-0,1 sec de l’horloge du PC. A noter qu’il est possible d’introduire une avance (de 0 à 0,9 seconde par pas de 10 msec) pour compenser un éventuel retard à la transmission (dû à une très grande distance de la zone à atteindre ou un retard liée à une liaison Wifi, par exemple). Symétriquement, en réception, cette avance sera pris en compte comme un retard au démarrage du décodage.

Le temps de commutation du transceiver est supposé très faible (bien inférieur à 100 ms).

Jeu de caractères (46) : ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789 <ESPACE> / + - . ? ! @ % $

Forme de l'impulsion: rectangulaire

Bande passante: 23 Hz

Synchronisation: en utilisant la très grande précision des serveurs de “temps” (Internet Time Service) comme le NSIT, à travers les protocoles SNTP ou NTP (mais pas à travers le protocole RFC-868) pour avoir une précision largement inférieure à 50 ms. L’utilisation du freeware “AboutTime” est largement encouragée car l’erreur sur le temps du PC est déterminée par le logiciel, simplement en mettant 2 fois à l’heure, la seconde fois (et les suivantes), l’erreur sur le temps du PC sera donnée.

Code correcteur: Reed Solomon (31, 15) soit 31 symboles de 5 bits pour 15 symboles de 5 bits d'information (soit un rendement de 0,48). Le polynôme irréductible P(x) est égal à X^5+X^2+1. Le polynôme générateur G(x) est égal à un produit de (X+alpha^i) avec i minimum=1.

Code de convolution: non

Entrelacement : aucun entrelacement ni codage Gray n’est utilisé.

Embrouillage : chacun des 31 symboles Reed-Solomon (valant entre V=0 et V=31), dont l’ordre est défini par O=0 pour le premier symbole émis jusqu’à O=30 pour le dernier émis symbole émis est  associé à un XOR f(O). Autrement dit, pour chaque symbole, on fait l’opération V = V XOR f(O). Ceci est destiné à ce qu’une porteuse produise une suite de mêmes symboles (suite qui pourrait être interprétable du point de vue du codage Reed Solomon comme un code correct). A la réception, on retrouve le V initial en faisant Vinitial = Vreçu XOR f(O).

La fonction f(O) est aléatoire :

O         f(O)
0          24
1          31
2          20
3          4
4          24
5          4
6          16
7          23
8          13
9          20
10        20
11        0
12        15
13        23
14        5
15        29
16        10
17        12
18        26
19        16
20        15
21        1
22        9
23        29
24        22
25        30
26        23
27        2
28        10
29        12
30        28

Pmoy/Pcrête: 1

Dérive maximum: 2 Hz/mn (à noter que la performance en terme de rapport S/B se dégrade avec la dérive)

Plus bas S/B: -34 dB (sans dérive)

Nota: on trouvera les spécifications générales de ce mode dans le document "Specifications 1.0 of the Lentus mode"  écrit le ??????? 2012.

  Recommandations de F6CTE Patrick :

• Précision de l'heure du PC
  La transmission d'une trame LENTUS commence théoriquement à la quatrième seconde des minute 0, 5, 10, ...,50, 55 avec une tolérance sur l’horloge du PC de +/-0,1 sec.

 Il faudra donc, avant de commencer à faire du LENTUS, mettre l'horloge du PC à l'heure par Internet.
Pour cela, il faudra utiliser la très grande précision des serveurs de “temps” (Internet Time Service) comme le NSIT, à travers les protocoles SNTP ou NTP (mais pas à travers le protocole RFC-868) pour avoir une précision largement inférieure à 50 ms. L’utilisation du freeware “AboutTime” est largement encouragée car l’erreur sur le temps du PC est déterminée par le logiciel, simplement en mettant 2 fois à l’heure, la seconde fois (et les suivantes), l’erreur sur le temps du PC sera fournie.
Ce serveur de temps fonctionne bien adresse nist1-ny.ustiming.org (à ajouter dans le volet "Time Host", fonction "Add").
Il est recommandé de mettre le PC à l'heure, automatiquement, toutes les 30 minutes (volet "Options", cochez "Set time at" 30 minutes intervals

• Précision de la fréquence HF
  Du fait du très faible rapport S/B, il est possible de ne ni entendre le signal Lentus ni de le voir sur la "chute d'eau". Donc le transceiver doit être très précisément réglé, pour être sûr d'être sur la bonne fréquence. Pour cela:
  • premièrement, faire fonctionner le transceiver (en réception) au moins une demi-heure, pour une stabilisation de la température,
  • ensuite le transceiver doit être réglé en USB, sur une porteuse WWV fixe à 2,5, 5, 10 ou 15 MHz, pour déterminer l'offset.
    Par exemple, avec une fréquence BF de 1000 Hz sur la "chute d'eau", réglez le transceiver à 4999.0 KHz. La trace WWV doit être à 1000 Hz sur la "chute d'eau". La différence entre la trace WWV sur la "chute d'eau" et 1000 Hz sera égale à l'offset (BF observée-1000). Par exemple, si la trace est à 990 Hz, l'offset sera égal à 990-1000=-10 Hz (= -0,01 KHz) et cela indique donc que la fréquence de réception réelle est de 4999 - (-0,01 KHz)= 4999.01 KHz.
  • Pour se régler sur la bonne fréquence HF, cet offset sera ajouté à la fréquence HF (pour compenser). Dans l'exemple précédent, le transceiver devrait être réglé à 4999 + (-0,01 KHz)=4998,99 KHz pour avoir une trace WWV à 1000 Hz sur la "chute d'eau".
    Nota: l'offset étant linéaire avec la fréquence HF, si l'offset mesuré vaut dF (10 Hz par exemple) à 5 MHz, il sera égal à 2*dF (20 Hz dans l'exemple) à 10 MHz .

Les fréquences recommandées sont les suivantes (avec une fréquence BF de 1000 Hz, en USB): 134,8, 1837,0, 3589,0, 7037,5, 10141,5, 14074,0 KHz. Dans tous les cas, les fréquences choisies (HF+AF) devront coïncider avec une division de 100 Hz. Par exemple, si le transceiver est précisément réglé sur la fréquence HF 14074.0 KHz, les fréquences BF possibles seront 300, 400,...,2100, 2200 Hz. Donc si le signal ne peut être entendu ou vu, il sera suffisant d'être précisément réglé sur une fréquence Lentus pour décoder les transmissions Lentus.

• Dérive et fréquence maximum HF

Il y a un risque de faible dérive. Celle-ci est supposée être inférieure ou égale à 1 Hz/minute. En conséquence, pour les transceivers standard, il est recommandé:

• de faire fonctionner le transceiver (en réception) au moins une demi-heure, pour une stabilisation de la température, avant de commencer en Lentus,
• d'utiliser les fréquences inférieures à 14.35 MHz, pour limiter la dérive (celle-ci étant proportionnelle à la fréquence).

La fréquence HF du transceiver est donc supposée stable.
Le bouton "Test de dérive" (voir Panneau général) permet de déterminer une fois par minute, la dérive du transceiver en Hz/mn.

• Fréquences d'échantillonnage RX/TX
  Le mode Lentus nécessite que les fréquences d'échantillonnage RX/TX soient précisément déterminées (grâce à "Détermination des fréquences d'échantillonnage RX et TX de la carte son" du menu "Réglages"). Pour les détails, voir Détermination des fréquences d'échantillonnage RX/TX.
  Il est fortement recommandé d'utiliser la fréquence de 48 KHz (bouton "Carte son 48 KHz") et donc d'exécuter les étapes 1 et 2 (mais pas les autres).

Sélection d'une transmission reçue pour le décodage automatique

·         Tant que l'on est pas en réception ("RX" non affiché), on peut sélectionner, sur la "chute d'eau", n'importe quelle bande de fréquence en cliquant sur la fréquence de synchronisation avec le bouton gauche de la souris.

    Toute transmission entre les traits bleus sera automatiquement décodée. Les traits bleus correspondent à la bande de recherche. Les traits jaunes correspondent au canal de décodage (140 Hz).

    Le petit trait blanc représente la fréquence centrale courante.

·         Une fois que l'on est en réception ("RX" affiché), on ne peut changer la fréquence qu'à l'intérieur du canal de décodage (traits jaunes). Le fait de changer de fréquence ne peut avoir un intérêt qu'au tout début de la réception, si l'on s'aperçoit que la porteuse ne se situe pas entre les traits bleus. Après les premières 20 secondes de la première minute de réception, tout changement de fréquence conduira à l'échec du décodage.
Nota: la phase de synchronisation dure toute la première minute. Elle permet de déterminer la fréquence centrale et la dérive.

Important:

• PC time accuracy
  The transmission of a LENTUS frame must begin theoritically at the fourth second of the minutes 0, 5, 10,...,50, 55 with a tolerance of +/-0.1 sec on the PC clock. So it will be necessary before beginning to do LENTUS, to set your PC clock to the right time through Internet.
  For this, it must be used the very accurate time from an Internet Time Service as the NSIT, through a SNTP or NTP protocol (but not through the RFC-868 Time Protocol) so to have an accuracy widely better than 50 ms. The use of the “AboutTime” freeware is widely encouraged as the PC time error is determined by the soft, simply by setting time twice, the second time (and the followings) will give the PC time error.
  The time service nist1-ny.ustiming.org works well (to add in the page "Time Host", function "Add").
  It is recommended to, automatically, set time each 30 minutes (page "Options", check "Set time at" 30 minutes intervals
• HF frequency accuracy
  Due to the very low S/N ratio, it is possible neither to hear the Lentus signal nor to see it on the waterfall. So the transceiver must be very precisely tuned, to be sure to be on the right frequency. For this:
  • first make work the transceiver (in reception) at least one half an hour, for temperature stabilization,
  • then the transceiver must be tuned in USB, on a fixed WWV carrier at 2.5, 5, 10 or 15 MHz, to determine the offset.
    For example, with an AF frequency of 1000 Hz on the waterfall, tune the transceiver to 4999.0 KHz. The WWV trace must be at 1000 Hz on the waterfall. The difference between the WWV trace on the waterfall and 1000 Hz will be equal to the offset (AF observed-1000). For example, if the trace is at 990 Hz, the offset will be equal to 990-1000=-10 Hz (= -0,01 KHz) and this means that the real reception frequency is equal to 4999 - (-0,01 KHz)=4999.01 KHz.
  • to tune to the true HF frequency, this offset will be added to the HF frequency (to compensate). In the previous example the transceiver would be tuned to 4999 + (-0,01 KHz)=4998,99 KHz to have a WWV trace at 1000 Hz on the waterfall.
    Note: the offset being linear with the HF frequency, if the measured offset is worth dF (10 Hz for example) at 5 MHz, it will be equal to 2*dF (20 Hz in the example) at 10 MHz .

The recommended frequencies are the following (with an AF frequency of 1000 Hz, in USB): 134.8, 1837.0, 3589.0, 7037.5, 10141.5, 14074.0 KHz. In all cases, the frequencies chosen (HF+AF) must coincide with a 100 Hz division. For example, if the transceiver is precisely tuned to the HF frequency 14074.0 KHz, the AF possible frequencies will be 300, 400,...,2100, 2200 Hz. So if the signal cannot be heard or seen, it will be enough to be precisely tuned to a Lentus frequency to decode Lentus transmissions.

• Drift and maximum HF frequency

There is a risk of slow drift. This one is supposed inferior or equal to 1 Hz/minute. Consequently, for common transceivers, it is recommended:

·         to make work the transceiver (in reception) at least one half an hour, for temperature stabilization, before beginning Lentus,

·         to use frequencies inferior to 14.35 MHz, to limit drift (this one being proportional to the frequency).

The transceiver HF frequency is, thus, supposed to be quite stable.
The "Drift test" button (see "General panel") permits to determine, once a minute, the drift of the transceiver in Hz/mn.

• RX/TX sampling frequencies
  The LENTUS mode requires that the RX/TX sampling frequencies be precisely determined (thanks to the "Determination of the  RX and TX sound card sampling frequencies" option of the "Adjustments" menu). For details, see Determination of the sound card RX/TX sampling frequencies.
  It is strongly recommended to use the 48 KHz frequency ("Sound card 48 KHz" button) and, consequently to execute steps 1 and 2 (but not the others).

Selection of a received transmission for the automatic decoding

·         As long as the reception has not begun ("RX" non displayed), it can be selected, on the waterfall, any given bandwidth by clicking on the synchronization frequency with the left button of the mouse. Any transmission between the blues dashes will be automatically decoded. The blue dashes correspond to the transmission bandwidth. The yellow dashes correspond to the decoding channel (140 Hz). The small white dash represents the current central frequency.

·         Once the reception has begun ("RX" displayed), the frequency can be changed only inside the decoding channel (yellow dashes). Changing the frequency can have an interest only at the very beginning of the reception, if it is observed that the carrier is not located between the blue dashes. After the first 20 seconds of the first minute of reception, any modification of frequency will lead to a decoding failure.
Note: the synchronization phase lasts all the first minute. This one permits to determine the central frequency and the drift.

Mise à jour du 09 fevrier 2012 (ICI)