Raspberry Piの別のプロジェクト

Raspberry Piの別のプロジェクト

2021年11月28日

Raspberry Pi の別のプロジェクト

Raspberry Pi の利用方法には別の使い方があります。最近は「ソフトウエアラジオ」というのがあります。これは、放送や通信の電波をデジタル的に処理して PC などのコンピュータをラジオとして利用するものです。
そのソフトウエアラジオの一つで、SDRPlay という製品があります。USB 接続して、Windows などの PC をラジオとして利用する物ですが、Raspberry Pi でも利用できます。

Raspberry Pi をラジオとして使う

この SDRPlay を Raspberry Pi につないで、ラジオとして利用するプロジェクトを今回はやってみようかと思います。
SDRPlay は短波帯から VHF・UHF までをカバーするソフトウエアラジオで電波をデジタル的に処理して USB のインターフェースに渡している製品です。これを接続する事で、Raspberry Pi がラジオに返信します。カバーする周波数の範囲が広いので、一般的な AM の放送から、FM、テレビの電波まで受信する事ができます。(1kHz~2GHz)です。
詳しい製品情報はWeb サイトで紹介されています。オフィシャルには、SDRuno という Windows 版のソフトウエアが推奨されていますが、オープンソースのソフトを利用すれば、Linux や Mac でも利用できるようになっています。今回は、Raspberry Pi 上で動作している Linux 上でこのラジオの機能を使ってみようというわけです。

デジタル通信に活用

今回は、SDRPlay を使って受信のみの予定です。これならば、SDRPlay があれば誰でも試すことができます。しかし、将来的な拡張としてはデジタル通信に Raspberry Pi を利用するという少し違ったアプリケーションを視野に入れています。
これは、デジタル通信がアマチュア無線の世界でもデジタル通信が行われるようになって PC との連携も良く利用されるようになっています。しかし、PC は他の用途で使っている場合も多く、Raspberry Pi ならば通信専用の「コンピュータ」として利用できます。値段もとても手頃なので、トランシーバーに常時接続してデジタル通信の端末として利用できます。
このデジタル通信は面白いもので、こうした技術を使うと、比較的簡単にシンプルな設備でアメリカと日本との通信も可能になります。以前は、こうした省電力で簡単な設備での通信には電信（モールス符号）を使った通信がアマチュア無線では使われていましたが、最近はこれに変わってデジタル通信が利用されるようになっています。
こうしたデジタル通信の場合は、コンピュータが必要で受信したデジタルの情報をコンピュータを利用して処理して、データを再現するという処理が必要になります。最近では FT8 と呼ばれる方式のデジタル通信で、比較的簡単に日本のアマチュア局との通信が可能という話をよく耳にしています。
そこで、その下準備として、SDRPlay で受信した信号のデジタル処理も Raspberry Pi で行って、まずはどんな感じなのかを体験するというのが今回のプロジェクトです。

今回利用するアプリは？

Cubic SDR というアプリと、WSJT-X を利用します。 CubicSDR は、SDRPlay を利用したラジオを実現するためのソフトウエアで、予めアプリをインストールしたイメージが配布されています。今回は、Raspberry Pi OS ベースのイメージをダウンロードして利用することを考えています。 WSJT-X は、受信したデジタルの通信信号を処理するためのプログラムです。いろいろなデジタル方式がありますが、この WSJT-X は現在よく利用されているいろいろなデジタル方式をサポートしています。こちらの方は、Raspberry Pi OS 上でコンパイルして利用する予定です。
WSJT-X のサイトをみると、Raspberry Pi4 向けのパッケージ（armv7l）のバイナリパッケージは配布していないようなので自分でコンパイルすることにしてみました。

プロジェクト概要

プロジェクトの概要は、まず最初に SDRPlay を Raspberry Pi 上で利用できるようにするというのが最初のステップで、 Cubic SDR を含んだ Raspberry Pi OS のイメージを入手してインストールします。続いて、WSJT-X のソースコードを入手して、Raspberry Pi 上でコンパイルして、デジタルモード対応を行います。これには、 Cubic SDR のオーディを出力と WSJT-X のオーディオ入力が上手く繋げられる必要があります。
ここまでできれば、SDRPlay を通して、FT8 の通信が受信できるはずです。
まずは、どのあたりのアマチュア局の信号が自宅（カリフォルニア）で拾えるかを調べるのがプロジェクトの目的になります。

まとめ

Raspberry Pi を利用する例として今回はデジタル通信を取り上げてみることにしました。アマチュア無線のデジタル通信のデータ処理を Raspberry Pi で行うというのが具体的な機能です。
最近は、インターネットと携帯電話の普及でアマチュア無線は余り利用されなくなっていますが、実際にはデジタル通信の実験や体験をするにはまだまだ面白い世界です。APRS と呼ばれる方法では、GPS と組み合わせてテキストメッセージの交換や位置情報のトラッキングもできますし、FT8 を始めとするデジタル通信技術を使えば比較的簡単に海外のアマチュア無線局との通信もできます。
デジタル化の影響で、Raspberry Pi のような組み込み型のコンピュータを利用したデジタル処理を行う機会は増えています。こうした世界にもプログラミング技術を活かす事ができます。少し違ったプログラミング体験を Raspberry Pi を通してできるのはプログラミングの世界を広げてくれます。

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