Amatorskie wielotonowe emisje cyfrowe
Cechą charakterystyczną popularnych obecnie amatorskich emisji cyfrowych jest stosowanie pojedynczej podnośnej, która jest kluczowana częstotliwościowo lub fazowo w takt sygnału danych. Kluczowanie częstotliwości (FSK) powoduje, że sygnał nadawany zawiera dwie podstawowe, nadawane na przemian składowe - częstotliwości nazywane umownie mark i space. Kluczowanie to spotykamy m.in. w emisjach RTTY, AMTOR, PACTOR-I i Packet Radio. W przypadku kluczowania fazy podnośnej (PSK) w sygnale występują dwa podstawowe prążki rozmieszczone symetrycznie wokół częstotliwości podnośnej. Odległość prążków od środka widma jest zależna od podstawowej (chwilowej) częstotliwości sygnału danych.
W emisji PSK31 w trakcie transmisji znaków wypełniających wynosi ona
przykładowo 15,625Hz. Abstrahując od szczegółowych rozważań wad i zalet
poszczególnych rodzajów emisji można stwierdzić, że sygnały tego rodzaju
są wrażliwe na zafałszowania spowodowane zanikami selektywnymi, których
przyczyną jest w pierwszym rzędzie odbiór wielodrożny.
Zaniki selektywne charakteryzują się znaczną wąskopasmowością, dzięki
czemu można ograniczyć ich ujemny wpływ na stopę błędów przez poszerzenie
widma sygnału. Zamiast nadawania pojedynczego tonu lub dwóch składowych
(jak w przypadku FSK) stosuje się większą liczbę tonów (podnośnych) nadawanych
kolejno i zajmujących w sumie pasmo o szerokości kanału fonicznego lub
jego znacznej części. W łącznościach profesjonalnych zasada ta jest stosowana
m.in. w systemach Piccolo i Coquelet. W łącznościach amatorskich występuje
ona w systemach Clover, MT63, MFSK16 (oraz jego pochodnych MFSK8 i MFSK32)
i THROB. Pierwszy z nich, opracowany w połowie lat 90. XX w. nie zyskał
większej popularności ze względu na wysokie ceny i ograniczoną dostępność
wyposażenia. Kontrolery CLOVER są produkowane wyłącznie przez firmę HAL
i są trudno dostępne poza USA. Ich cena wynosi od 400 do 1000 $. Obecnie
CLOVER jest stosowany przeważnie w łączach cyfrowych sieci amatorskich
i to głównie w USA.
Podstawową zaletą pozostałych trzech systemów jest dostępność (coraz większej
zresztą liczby) programów wykorzystujących jako modem kartę muzyczną komputera
- analogicznie jak w przypadku emisji PSK31 czy SSTV. Zainteresowani nimi
amatorzy nie są więc narażeni na dodatkowe koszty. Należy się spodziewać,
że dzięki temu przynajmniej niektóre z wymienionych systemów lub rozwiązania
do nich podobne rozpowszechnią się w łącznościach amatorskich. Wszystkie
przedstawione systemy są stosowane w pierwszym rzędzie w zakresach krótkofalowych,
chociaż nic nie przemawia przeciwko prowadzeniu z nimi prób w pasmach
UKF. Ze względu na wymaganą stabilność nadajnika i dokładność dostrojenia
w grę wchodzą głównie pasma 6 i 2m.
MFSK16
W systemie MFSK16 (Multi Tone Frequency Shift Keying) stosowanych jest
16 tonów (podnośnych) rozmieszczonych w odstępach co 15,625Hz. Odstęp
ten jest związany ze stosowaną szybkością modulacji i dobrany tak, aby
widma zmodulowanych podnośnych możliwie mało zachodziły na siebie i nie
zakłócały się wzajemnie. Szerokość pasma zajmowana przez sygnał MFSK16
wynosi w przybliżeniu 250Hz. Impulsy kluczujące mają kształt prostokątny.
W systemie MFSK16 stosowana jest również korekcja przekłamań FEC (informacja
jest transmitowana dwukrotnie w zadanym odstępie czasu) i z tego też powodu
jest on przeznaczony do łączności dialogowych, a nie do transmisji plików
dwójkowych. Po stronie odbiorczej stosowany jest dekoder oparty na algorytmie
Viterbiego, analogiczne jak w systemie PSK31. Dla zwiększenia efektywnej
szybkości transmisji również i tutaj użyto kodu o zmiennej długości znaku.
Pomimo identycznej jak w systemie PSK31 nazwy - Varicode - jest on różny
od kodu PSK31. W porównaniu z kodem PSK31 jest on efektywniejszy o ok.
20%. Poprawę odporności na zakłócenia impulsowe uzyskuje się dzięki zastosowaniu
w strumieniu transmitowanych danych przeplatania bitów. Osiągane szybkości
transmisji dochodzą do 155 znaków/min. Ze względu na wymaganą dokładność
dostrojenia do sygnału korespondenta (ą5Hz) wszystkie omówione dalej programy
terminalowe są wyposażone w automatykę dostrojenia.
Podobnie jak w przypadku emisji MT63 stacje pracujące w systemie MFSK16
najłatwiej jest znaleźć w pasmach 20m, 15m i 10m, a czasami także w paśmie
80m, z tym, że środkowymi częstotliwościami pracy są 14080, 21080 i 28080kHz.
Również i tutaj używana jest górna wstęga (USB). Podobnie jak w poprzednim
przypadku wiele łączności jest zawczasu umówionych ze względu na małą,
jak na razie, liczbę korespondentów. MFSK16 i pochodne mają szansę stać
się emisjami DX-owymi. Do prowadzenia łączności na dalekie dystanse w
wyższych pasmach wystarczają moce nadajników od 10 do 25W, a do prowadzenia
łączności lokalnych w paśmie 80m często nawet rzędu 100mW.
Zainteresowani prowadzeniem łączności w systemie MFSK16 mogą korzystać
z trzech programów terminalowych stosujących podsystem akustyczny komputera
jako modem. Są to HamScope autorstwa KD5HIO, MixW w (wersji 2.0 i nowszych)
autorstwa UT5ZU i Stream autorstwa IZ8BLY. Są one wyposażone w wodospadowy
wskaźnik widma i możliwość dostrojenia się do korespondenta przez zaznaczenie
jego sygnału na ekranie za pomocą myszy. Sposób obsługi i możliwości korzystania
z makrorozkazów i uprzednio przygotowanych tekstów nie odbiegają od możliwości
oferowanych przez większość programów komunikacyjnych dla emisji PSK31.
HamScope pozwala dodatkowo na pracę emisjami RTTY (po dodaniu programu
MMTTY jest on wywoływany z menu HamScope), PSK31 i CW, a MixW - także
na pracę emisjami RTTY, AMTOR, Packet Radio w zakresach KF i UKF, PSK31,
SSTV, THROB i CW. MixW oferuje też odbiór emisji faksymile i PACTOR, a
w połączeniu z odpowiednim wielofunkcyjnym kontrolerem TNC lub kontrolerem
PTC pozwala także na prowadzenie łączności w systemie PACTOR. STREAM pozwala
dodatkowo na pracę w systemie MFSK32, w którym stosowany jest zestaw 32
częstotliwości (zwiększenie ich liczby poprawia odporność systemu na zakłócenia).
Omówione programy komunikacyjne dostępne są w Internecie, a MixW wraz
z instrukcją również na dysku ŚR-03. W opracowaniu znajduje się również
program komunikacyjny dla systemu operacyjnego Linux6.
MFSK8
MFSK8 jest odmianą systemu MFSK16, w której zamiast 16 częstotliwości
stosowanych jest tylko 8. Zajmowana przez sygnał MFSK8 szerokość pasma
jest identyczna jak w systemie MFSK16, a jedynie szybkość transmisji jest
o połowę mniejsza.
MFSK32
Jest to kolejna odmiana systemu MFSK16, w której dzięki zwiększeniu liczby
częstotliwości podnośnych uzyskano wzrost odporności na zakłócenia.
THROB
Opracowany przez Lionela Seara G3PPT system wykorzystuje do transmisji
danych 9 podnośnych zajmujących pasmo o szerokości 72 lub 144Hz (a więc
tylko nieznacznie większej od szerokości pasma emisji PSK31). We wcześniejszych
wersjach systemu stosowanych było 5 częstotliwości podnośnych. Są one
transmitowane kolejno, podobnie jak w poprzednio przedstawionych systemach
lub parami. Dane są transmitowane w postaci bloków o długości 2048, 4096
lub 8192 słów 16-bitowych, a do wyboru stoją trzy szybkości transmisji
1, 2 lub 4 bloki/s. Przebieg modulujący ma kształt podniesionego cosinusa,
co podobnie jak w systemie PSK31, przyczynia się do ograniczenia pasma
zajmowanego przez sygnał w.cz. Do dekodowania sygnału odbieranego wykorzystano
szybką transformatę Fouriera (FFT). Filtr odbiorczy charakteryzuje się
szerokością pasma 72 lub 144Hz.
Stacje pracujące tym nowym rodzajem emisji spotyka się w paśmie 20m w
pobliżu częstotliwości stosowanych do łączności MFSK16.
Jak na razie dostępne są dwa programy komunikacyjne - opracowany przez
autora systemu "Throb 2000" i MixW w wersjach od 2.0 wzwyż.
Pierwszy z nich jest także dostępny w Internecie. Ciekawym rozwiązaniem
jest wyposażenie go w dwa okna odbiorcze przypisane do wstęg górnej i
dolnej sygnału SSB. Oczywiście prawidłowo zdekodowany tekst pojawia się
tylko w jednym z nich - zależnie od wstęgi bocznej stosowanej przez korespondenta.
Ze względu na wymaganą dokładność dostrojenia do częstotliwości korespondenta
wynoszącą kilka Hz oba programy są wyposażone w automatyczną regulację
częstotliwości - ARCz (ang. AFC).
Krzysztof Dąbrowski OE1KDA