Bandbreite und
Signal-/Rauschverhältnis (S/N) für die A1A-Morsetelegrafie
- Bandbreitenberechnung eines
A1A-Telegrafiesignals
- Das erforderliche
Signal-/Rauschverhältnis (S/N) gemäß ITU
- S/N-Vergleich
Computer-Digitalverfahren und Morsetelegrafie
Die
A1A-Bandbreitenberechnung
Die erforderliche Bandbeite eines A1A-Telegrafiesignals ist von der
Tastgeschwindigkeit und der zulässigen Signalverzerrung
abhängig.
Bandbreitenberechnung für A1A-Telegrafie [VO-Funk 1982]:
Bn = B x K
Beispiel:
Telegrafiergeschwindigkeit 25 Wörter pro Minute
B = 20, K = 5, ergibt die Bandbreite 100 Hz - Bezeichnung: 100HA1AAN
Bn
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Erforderliche
Bandbreite in Hertz
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B
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Schrittgeschwindigkeit in Baud (!)
CW-Umrechnung (hier 25 Wörter = 20 Bd)
Baud = Wörter x 48 Schritte / 60 Sekunden
Wörter = Baud x 60 Sekunden / 48 Schritte (hier 1 Wort = 5
BpM)
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K
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Ein allgemeiner
Zahlenfaktor, der sich entsprechend der Aussendung ändert und von
der zulässigen Signalverzerrung abhängt
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K=1
K=3
K=5
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Sehr weiche
Tast-Zeichenflanken - für Hörempfang wenig geeignet!
Hörempfang ohne Schwund - Grundwelle und dritte
Oberwelle
Hörempfang mit Schwund -
Grundwelle, dritte und fünfte Oberwelle
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Der Tastimpuls besteht aus einer Grundwelle und den Oberwellen. Die
Anzahl der einzelnen Oberwellen begründen jeweils ein im Ton
weiches, schmalbandiges oder ein hartes, breitbandiges
A1A-Telegrafiesignal. Die Anstiegszeit eines Impulses verringert
sich mit steigendem Oberwellenanteil.
Wenn nun bei K=5 bestimmte Oberwellen durch selektives Fading
gelöscht werden, bleibt der verbleibende Teil gut lesbar erhalten.
Harte, breitbandige Tastungen mit steilen Zeichenflanken bringen
daher bei sehr ungünstigen Funkbedingungen, z.B. AURORA oder
Mehrwegeausbreitungen, einen Lesbarkeitsgewinn!
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Zu steile Flanken in den
Telegrafiezeichen führen jedoch zu breitbandigen Störungen und müssen
unbedingt vermieden werden. Ideal ist eine Weichtastung mit einer
abgerundeten Rechteckform. |
Hier liegt auch der Grund, warum manche
kommerziellen Sender einen Extraschalter für eine harte Tastung
besitzen. Bei einem 800-Watt Grenz- und Kurzwellensender betrug
z.B. die Zeitdauer der Flanke bei Zeichenbeginn und Zeichenende
jeweils 8 ms für eine weiche, 3 ms für eine normale und 1 ms für
eine harte Tastung.
Bandbreiten nach der VO-Funk-Formel:
~60 BpM =
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30 Hz Bandbreite ohne (K3),
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50 Hz Bandbreite mit Schwund (K5)
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125 BpM =
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60 Hz Bandbreite ohne
(K3),
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100 Hz Bandbreite mit Schwund
(K5)
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250 BpM =
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120 Hz Bandbreite ohne (K3),
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200 Hz Bandbreite mit Schwund (K5)
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Deutlich wird hier, dass harte Tastungen und auch schnellere
Geschwindigkeiten (QRQ) eine größere Bandbreite benötigen. Im
praktischen Funkbetrieb ist daher zu beachten, dass beispielsweise
ein CQ-Ruf auf genau(!) einem Bandanfang (z. B. 3500 kHz, 5351,5
kHz, o.a.) bereits Strahlungsanteile außerhalb des zugelassenen
Amateurfunkbandes (Außerbandstrahlung!) enthält und strenggenommen
nicht zulässig ist. Für das Morsen ist daher ein Sicherheitsabstand
zur Bandgrenze von wenigstens 100 Hz, besser noch 200 Hz
anzuraten.
 ITU -
Jubiläumsbriefmarke
Das
erforderliche Signal-/Rauschverhältnis gemäß ITU
Das Signal-/Rauschverhältnis ist für die Qualität einer
Funkverbindung maßgebend. Die Mindestwerte für A1A -
Kurzwellenverbindungen wurden in einer ITU-Empfehlung festgelegt.
Die auftretenden Fehlerhäufigkeiten bestimmten die Werte der
einzelnen Sendearten.
Auszug aus der Empfehlung:
Mindeswerte
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A1A-8 Bd
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J3E/SSB*
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F1B ARQ
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NF-Geräuschabstand
in dB nach
Demodulation (A1A 1500 Hz)
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- stabile
Bedingungen
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-4 dB
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6 dB
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- schwundbehaftete
Bedingungen
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10 dB
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HF-Signal-Geräuschabstand dB/Hz
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- stabile
Bedingungen
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31 dB
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47 dB
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43 dB
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- schwundbehaftete
Bedingungen
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38 dB
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48 dB
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52 dB
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*
J3E gerade brauchbar
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[ITU-R]
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Für A1A ergibt sich somit gegenüber von J3E ein Hörgewinn von 10
dB!
Wichtige Konsequenz:
Größere Reichweite von CW gegenüber SSB bei gleicher
Sendeleistung!
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Vergleichsbeispiel: März 18 UTC, 3.5 MHz, SSN 50, Dipol
in 8m Höhe
Dunkelgrün ITU-S/N-Mindestwert für schwundbehaftete Bedingungen
Hellgrün ITU-S/N-Mindestwert für stabile
Funkbedingungen
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Vergleiche auch die Optik von A1A 5 Watt (siehe QRP-Seite) mit obigen J3E 100 W!
Problem Fading: Wichtig ist die Bewertung zwischen den
schwundbehafteten und den stabilen Funk-Bedingungen. In dieser
Quelle wird eine Schwundreserve von 11,5 dB angegeben, ein Wert von
fast zwei S-Stufen. Dies entspricht einem Vergleich von 53 Watt zu
erlaubten 750 Watt oder 5 Watt QRP zu 71 Watt Sendeleistung! Damit
wird klar, warum leistungsfähige(re) Stationen (subjektiv) weniger
von Schwundeinbrüchen betroffen sind und weniger darüber klagen als
schwächere Stationen.
Notwendig werden diese ITU-Werte für den Funkamateur bei der
Berechnung von Funkstrecken mit Hilfe von HF-Prognoseprogrammen.
Dazu wird der korrekte NF-Geräuschabstand oder der HF-Signalabstand
als Programmeingabe benötigt.
Weitere Grundlageninformationen im Internet sind dazu im Umfeld der
sehr empfehlenswerten Ausbreitungs-Programme VOACAP/ITSHFBC zu
finden.
S/N-Vergleich
Computer-Digitalverfahren und Morsetelegrafie
Im Rahmen einer Untersuchung von KT2Q wurden mit Hilfe eines
Ionosphären- Simulationsprogramms unterschiedliche
Soundkartenverfahren verglichen. Das Ziel war die Ermittlung des
jeweils geringst möglichen Signal-/Rauschabstandes (S/N). Für jeden
dieser Tests wurde der internationale Quick-Brown-Fox-Testsatz
verwendet.
Die populären "Non-Ragchew-Verfahren" JT9, JT65, FT8 etc. des
WSJT-Pakets sind hier nicht vermerkt.
Im Folgenden wird der Basistest ("Direct path - no Ionospheric
distortion") vorgestellt. Weitere Tests zeigten systemtypische
Unterschiede einzelner Verfahren aufgrund unterschiedlicher
ionosphärischer Ausbreitungs-/Störungsarten und Breitengraden.
| Ergebnisse: |
S/N
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| Jason Turbo (Fast) |
-25dB |
| PSKAM10 |
-20dB |
| PSK10 |
-18dB |
Contestia 500/32
DominoEX-4
FEC-31
THROBX-4 |
-15dB
-15dB
-15dB
-15dB |
MFSK16
THOR11 |
-14dB
-14dB |
CW 20
WPM
RTTYM
Contestia 500/16
|
-13dB
-13dB
-13dB |
THOR16
Olivia 500/16
MFSK31 |
-12dB
-12dB
-12dB |
Olivia 500/8
PSK31 |
-10dB
-10dB |
CHIP-64
DominoEX-11
MT63 1K
Olivia 500/4 |
-8dB
-8dB
-8dB
-8dB |
PSK63
Feld Hell |
-7dB
-7dB |
CHIP-128
RTTY 45 |
-5dB
-5dB |
| PAX2 |
-2dB |
| HFPacket (300baud) |
+1dB |
Die Messungen lassen erkennen, dass im Beispiel
die Morsetelegrafie gegenüber einer Reihe von Verfahren in der
Empfindlichkeit sehr wohl unterlegen ist. Andererseits ist aber
auch zu erkennen, dass die Morsetelegrafie als ein einfaches und
unmittelbares "menschliches" Verfahren anderen Systemen weiterhin
überlegen bleibt!
Weitere Hinweise zu S/N-Vergleichen finden sich auch in den
Beschreibungen des Soundkartenprogramms MULTIPSK.
[Quelle: Digital Mode HF Path
Simulation,
Yahoogroup Digitalradio,
09/2008]
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Das Morsen in der
Betriebsart A1A ist somit nicht nur die bautechnisch einfachste
Funkbetriebsart, sondern auch ein sehr frequenzökonomisches
Verfahren mit geringer Bandbreite und sehr hoher Sicherheit.
Die Morsetelegrafie ist auch dann noch möglich, wenn bereits viele
andere Übertragungsverfahren versagen. Es genügen einfache
hochfrequente Ein-Aus-Signale mit der
Morsetaste!
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