PSK31 - da li je stigla zamjena za RTTY? Steve Ford, WB8IMY, sford@arrl.org Prijevod: Tomislav Kordaso, 9A5TT, 31.05.1999. Originalni tekst je objavljen u QST, broj 5/1999. na stranama 41-44. Prijevod je djelomicno skracen! Citaoci koji zele kompletnu informaciju, mogu se referirati na QST. ----------------------------------------------------------------------------- PSK31 je kreirao Peter Martinez, G3PLX. Ako vam njegova pozivna oznaka djeluje poznato, mozda se sjecate Petera kao autora AMTOR-a. Do nedavno, PSK31 je bio u domeni eksperimentatora, koji su se koristili DSP (Digital Signal Processing) razvojnim kitovima za slanje PSK31. Peter je napisao programsku podrsku za Windows koja omogucava sve DSP funkcije koristenjem siroko rasprostranjenih (i jeftinih) 16-bitnih zvucnih kartica. Softver koji omogucava rad PSK31 je moguce skinuti sa Interneta (http://aintel.bi.ehu.es/psk31.html) i poceti PSK31 rad gotovo trenutno! U clanku objavljenom u RadCom, magazinu RSGB (radioamaterske udruge u Velikoj Britaniji), Peter je objasnio razloge zasto je razvio PSK31. Jednostavno, zelio je razviti mod jednostavan za koristenje poput RTTY, ipak robusniji u uvjetima slabih signala. Drugi kriterij bila je sirina signala. Digitalni dijelovi KV bandova su uski i brzo postanu prenapuceni, narocito u natjecanjima. Peter je zelio razviti mod koji ce koristiti najmanju mogucu sirinu banda. Sto je uopce PSK31? PSK je skracenica za Phase Shift Keying (modulacija promjenom faze signala), 31 je broj bitova u sekundi. Govoreci tehnicki, bit rate je ustvari 31.25, no "PSK31.25" ne zvuci jednostavno. Podsjetimo se Morse koda za trenutak. To je jednostavni binarni kod, koji se sastoji od kratkih (tit) i dugih (ta) impulsa. Kombiniranjem serija impulsa mozemo komunicirati kompletnom abecedom, sa brojevima i znakovima interpunkcije. Morse kod koristi pauze odredjenog trajanja za odvajanje posebnih znakova i rijeci. I sami pocetnici vrlo brzo nauce razlikovati te pauze - nisu im potrebni posebni znakovi za kraj rijeci ili pocetak nove. U slucaju RTTY-a, takodjer se koristimo binarnim podacima (ili tit-ta znakovima, ako vam je tako jednostavnije), no umjesto ukljucivanja tonskog signala, saljemo informaciju promjenom frekvencije. Taj mod rada se naziva FSK (Frequency Shift Keying) ili modulacija promjenom frekvencije signala. Jedna frekvencija predstavlja "mark" (1) dok druga predstavlja "space" (0). Ako stavimo dovoljno mark i space signala zajedno prema RTTY kodu, mozemo slati slova, brojeve i dio interpunkcijskih znakova. RTTY kod mijenja razne kombinacije pet bitova za predstavljanje pojedinog znaka. Npr. slovo A je predstavljeno u RTTY kodu kao 00011. Da bi odvojio pojedine znakove, RTTY takodjer mora dodati "start" i "stop" impulse. Za PSK31, Peter je razvio novi kod, koji kombinira najbolje znacajke RTTY i Morse koda. Nazvao ga je "Varicode" zbog razlicitog broja bitova koji se koriste za pojedini znak. Poput Morse koda, Peter je odredio najkrace kodove za slova koja se najcesce koriste u engleskom jeziku. Ideja je poslati najmanji moguci broj bitova potrebnih za prijenos podatka. Npr: Slovo E se koristi najcesce u engleskom jeziku, time je njegov Varicode 11. Slovo Z se koristi vrlo rijetko, njegov Varicode je 111010101. (U hrvatskom jeziku je situacija malo drugacija - op. 9A5TT) Kao u RTTY, i dalje trebamo signal za pauzu-razmak izmedju znakova. Varicode za to koristi kod 00. Varicode je pazljivo strukturiran tako da se kombinacija dvije nule zajedno (00) ne pojavljuje niti kod jednog znaka sastavljenog od 0 i 1. No kako ce prosjecno opremljen radioamater generirati PSK31 signal i slati Varicode preko radio valova? Peterov odgovor bio je koristenje DSP mogucnosti zvucnih kartica za generaciju zvucnog signala koji mijenja svoju fazu za 180ø sinhronizirano sa 31.25bps (bita u sekundi). U Peterovoj ideji, 0 u seriji podataka uzrokuje promjenu faze signala, dok 1 ne mijenja fazu. Takva tehnika promjene faze signala binarnim podatkom je poznata otprije kao BPSK (Binary Phase Shift Keying). Ako posaljemo BPSK signal na SSB primopredajnik, dobit cemo BPSK moduliran RF signal (Vise detalja moguce je naci u HELP fajlovima). Pri brzini prijenosa od 31.25bps, sirina RF signala je samo 31.25Hz, sto je cak uze od prosjecnog CW signala! Suzavanje odaslane RF snage u tako uski signal moze gotovo "raditi cuda" pri prijemu, sto moze potvrditi svaki CW operater. No kada pokusavamo primiti BPSK-modulirani signal, puno je lakse prepoznati promjenu faze signala - cak kada su duboko u smetnjama - ako nase racunalo zna kada do te promjene faze treba doci. Da bi se to ispunilo, prijemna postaja se mora sinhronizirati sa odasiljajucom postajom. Kada su jednom sinhronizirane, softver na prijemnoj strani "zna" kada ocekivati promjenu faze audio signala prijemnika. Svaki PSK31 prijenos pocinje sa kratkom serijom nula. To omogucava softveru na prijemnoj strani izvrsenje sinhronizacije. Zahvaljujuci Varicode-u, promjene faze signala su matematicki odredive, tako da PSK31 softver lako moze izvrsiti sinhronizaciju usred prijenosa ili nakon trenutnog gubitka signala. Kombinacija uskog signala, efikasnog DSP algoritma i sinhroniziranog uzorkovanja (samplinga) tvori digitalni mod kojeg je moguce lako primiti kod vrlo slabih signala. PSK31 koristi ucinkovitost CW kod slabih signala i znatno je napredniji od RTTY (prema misljenju WB8IMY, op. 9A5TT) Unatoc svim prednostima, PSK31 ne moze uvijek pruziti 100%-tni prijem; osjetljiv je na interferencije poput svakog drugog digitalnog moda. Postoje trenuci, npr. u slucaju geomagnetskih oluja, kada ce ionosferske propagacije pruziti losu stabilnost faze signala. (U slucaju prijema uskog PSK signala, stabilnost faze signala je vrlo bitna.) Taj efekt se moze primjetiti samo u polarnim zonama i ocituje se u vrlo brzom "flutteru", koji je poguban za PSK31. Na srecu takva stanja su vecinom kratkotrajna. Od BPSK do QPSK Mnogi su trazili od Petera da u PSK31 doda neku vrstu korekcije gresaka, no on je to u pocetku odbio jer se vecina modusa korekcije gresaka temelji na slanju redundantnih bitova. Dodavanje vise bitova uz jedaku propusnost vodi u vecu kolicinu podataka (data rate). Ako udvostrucimo kolicinu BPSK podataka, sirina signala se udvostrucuje. Kako se sirina signala povecava, odnos signal-sum opada i rezultat je vise gresaka. To je poznati digitalni dvosjekli mac. Kako onda povecati kapacitet prenesenih informacija BPSK kanala bez znacajnog povecanja sirine njegovog signala ? Peter je pronasao odgovor u dodavanju drugog BPSK nositelja (carriera) sa strane odasiljaca, sa razlikom u fazi od 90 stupnjeva i drugog demodulatora sa strane prijemnika. Peter je to nazvao Quadrature Polarity Reversed Keying, no on je bolje poznat kao Quaternary Phase-Shift Keying ili QPSK. Razdvajanje snage odasiljaca na dva kanala rezultira smanjenjem odnosa signal-sum za -3dB, no to je isto smanjenje kao i da smo udvostrucili sirinu signala. Sada kada imamo drugi kanal za prijenos redundantnih bitova, mozemo iskoristiti tkz. "convolutional encoder" (spiralni enkoder) za stvaranje cetiri razlicita fazna pomaka koja predstavljaju pet uzastopnih data bitova. Na prijemnoj strani se koristi tkz. "Viterbi dekoder" koji igra vrlo sofisticiranu ulogu pogadjanja. (opis Viterbi dekodera je vrlo kompliciran i izostavio sam ga iz prijevoda, op. 9A5TT.) Koristenje PSK31 u QPSK modu rada rezultirati ce 100%-tnim prijemom u najvecem broju slucajeva, no tu je "kvaka". Ugadjanje je dvostruko kriticnije nego kod BPSK. Potrebno je rucno namjestiti frekvenciju sa tocnoscu od 4Hz da bi Viterbi dekoder prepoznao promjene faze i napravio svoj dio posla. Ocigledno, obije postaje moraju koristiti vrlo stabilne primopredajnike. Sto je potrebno za pocetak ? Sa Interneta (http://aintel.bi.ehu.es/psk31.html) potrebno je skinuti posljednju verziju softvera koji odgovara vasem operativnom sistemu (Windows 95 ili 98) i zvucnoj kartici. Nakon instalacije softvera, uputno je prouciti HELP fajlove. Za spoj sa primopredajnikom, koristiti 2 oklopljena mikrofonska kabla, koji se spajaju, jedan na prikljucak vanjskog zvucnika i ulaza zvucne kartice, te drugi na audio ulaz primopredajnika i izlaz zvucne kartice (mjesto gdje su spojeni zvucnici). Kod spajanja kablova, potrebno je spojiti oplet samo jednog kabla na masu radio uredjaja. Opleti oba kabla su galvanski spojeni preko mase zvucne kartice i u slucaju da ih obadva spojite na masu primopredajnika, formirali biste petlju koja moze biti izvor smetnji i bruma. Ako vas primopredajnik nema audio ulaz, moguce je preko malog atenuatora koji izgleda kao na slici, spojiti se na mikrofonski ulaz. izlaz zvucne prijenosni trafo kartice 1:1 o--------! !------- -------o mikrofonski ulaz ! ! ) ( ### ! ) ( # #<----! ) ( ### 47K ) ( masa ! ) ( o--------!-------------- -------o masa Pomocu trimera 47K je moguce izvrsiti korekciju nivoa signala ako je on previsok. Atenuator valja smjestiti u oklopljeno (metalno) kuciste. U slucaju koristenja audio ulaza na primopredajniku, ne zaboravite iskljuciti mikrofon! Takodjer je potrebno ukljuciti VOX za automatsko prebacivanje prijem-predaja. Ako vas primopredajnik nema VOX, PTT mozete okidati preko malog sklopa koji skida RTS signal sa COM porta (pin 4=RTS, pin 7=GND kod DB25). Otpornik od 10K spojite na RTS pin, bazu NPN tranzistora na otpornik, emiter na masu (pin 7) i kolektor na PTT izvod primopredajnika. Ne zaboravite definirati pod SETUP koji COM port okida PTT. To je sve. Rad sa softverom Rad sa PSK31 softverom je vrlo lagan. Postoji odlican HELP, tako da ovdje nema previse detalja o njemu. Slijedi samo nekoliko osnovnih primjera i savjeta. Prvo je potrebno postaviti faktor uzorkovanja (sample rate) zvucne kartice. To nije komplicirano kao sto se cini. Najveci broj kartica podrzava faktor uzorkovanja od 11025Hz. Trebate upisati taj broj u prozor koji se otvori nakon klika na SETUP. Ostavite centralnu frekvenciju na 1000Hz i unesite svoju pozivnu oznaku. Takodjer, tu mozete odabrati kojim COM portom cete okidati PTT ili odaberite "None" ako koristite VOX. Ukljucite primopredajnik i podesite (softverski) jakost signala na ulazu zvucne kartice (dvoklik na ikonu zvucnika u Trayu). Premodulirani ili podmodulirani signal nece raditi. Prvo slusajte Postavite svoj uredjaj na USB - rad na USB je praksa vecine PSK31 korisnika u svijetu. PSK31 signali zvuce vrlo karakteristicno, poput ostalih digitalnih modulacija koje ste culi na radioamaterskim bandovima. Podesavanje na frekvenciju odasiljaca PSK31 signala, poput svega drugog, zahtijeva praksu. Ako vas radio ima digitalno namjestanje frekvencije (vecina novih uredjaja), odaberite korak od 1Hz. Ako to nije izvedivo, odaberite korak od 10Hz za grubo namjestanje te koristite RIT kontrolu za fino namjestanje frekvencije, ili se pouzdajte u automatsku kontrolu frekvencije (AFC) unutar PSK31 softvera. Morate podesavati frekvenciju polagano jer su PSK31 signali vrlo uski (samo 31.25Hz), inace vrlo lako mozete prijeci preko njih. Zapocnite svoju potragu na 20m bandu, izmedju 14.068 i 14.080MHz. Tamo je koncentrirana vecina aktivnosti, no PSK31 aktivnost mozete naci i na ostalim bandovima. Kako namjestate frekvenciju na uredjaju, promatrajte "vodopad" displej ispod kruga koji indicira namjestanje na frekvenciju. Taj prikaz je istovjetan spektralnoj analizi audio spektra. Detektirani signali prikazani su kao bijele linije na tamnoj pozadini, koje se krecu od dna ili sa vrha poput vode u slapu. Potrebno je dovesti bijelu liniju, koja signalizira podesenost na frekvenciju tocno ispod kruga. Istodobno cete vidjeti kako trepcuce crvene linije u krugu mijenjaju boju u zutu i postavljaju se u vertikalni polozaj (na "sest sati"). Nastavite fino podesavanje frekvencije dok linije nisu potpuno vertikalne. Tada bi trebali vidjeti tekst kako se pojavljuje na RX ekranu. Vjerojatno cete vidjeti kako se linije u krugu polagano pocinju pomicati kako traje QSO. To je uzrokovano driftom - bilo odasiljaca ili vaseg prijemnika. Nema problema, dovoljno je kliknuti na AFC kucicu i softver ce poceti nadzirati promjene frekvencije. Odasiljanje Odasiljanje je zapravo jednostavnije nego primanje, no valja podesiti jakost audio signala kojeg salje zvucna kartica. Kliknite na TUNE ili stisnite F8 i koristeci softversku audio kontrolu (ikona zvucnika u Tray-u) pojacavajte jakost signala dok ne vidite da se aktivira ALC kontrola na vasem radio uredjaju. Kliknite na TX OFF ili F5. To je sve. Naravno da ovo treba obaviti u "dummy load" - laznu antenu. Zvuci nepotrebno za napomenuti, no lako se zaboravi u zaru rada (HI). Primjetit cete veliki, uski prozor, ispod prijemnog. To je TX prozor u kojem se pojavljuje tekst kojeg odasiljete. Odmah cim napisete pojedini znak, softver ga salje prema radio uredjaju. Kada zavrsite sa relacijom, stisnete F5 ili kliknete na TX OFF. Po uspostavi veze, kliknite na NET kucicu, time ste omogucili softveru pracenje predajne frekvencije u skladu sa promjenom prijemne. (Dakle, znakovi se ne salju u paketima kao kod konekta na paket radiju, nego svaki znak kojeg napisete odmah ide na TX. Oni koji su koristili RTTY, bilo koji CHAT servis ili ICQ na Internetu, razumjet ce taj nacin slanja teksta. op. 9A5TT) Za slanje CQ, dovoljno je kliknuti na CQ ili stisnuti F7. Softver ce poslati CQ i vratiti se u prijemni mod. Zgodno je sto mozete koristiti PSK31 softver za slanje CW - kliknite na CW i pocnite tipkati. Losa vijest je sto softver ne moze detektirati primljeni CW. Pohvala PSK31 U trenutku pisanja ovog teksta, autor je koristio PSK31 mod gotovo dva mjeseca, koristeci ICOM IC-706 MkII uredjaj i zicanu antenu. Prema njemu, rezultati su impresivni. Autorov prvi PSK31 kontakt bio je ostvaren sa K8SRB na 40m. Stan K8SRB je radio sa samo 25W i G5RV dipol antenom, tekst na ekranu za vrijeme veze je bio gotovo bez gresaka unatoc visokom nivou suma. QSO je trajao oko 45 minuta i za to vrijeme, autor tvrdi kako je dobio dosta vrijednih PSK31 savjeta. Nekoliko dana poslije autor je iskusio uzbudljiv trenutak kada je uspostavio QSO uz signal kojeg uopce nije cuo. Vrteci po 20m bandu, vidio je slab signal na "vodopad" displeju. Nakon podesavanja na tocnu frekvenciju uskoro je vidio CQ od WL7VO iz Chicken, Alaska, unatoc tome sto "na uho" nije cuo nikakvu modulaciju. Iznenadjen, uzvratio je na CQ. QSO nije potrajao dugo zbog losih prilika na bandu, no autor je bio impresioniran mogucnostima PSK31. Da je koristio RTTY, QSO sigurno ne bi bilo moguce ostvariti. Od tada, autor je ostvario desetke PSK31 veza, ukljucujuci dosta DX. Taj mod rada brzo se siri u Europi, Australiji i Japanu. Ustvari, aktivnost je toliko porasla da je moguce uvijek cuti PSK31 signale kad je band otvoren. Autor je takodjer pokusao QSO na 80 i 160m. Nekoliko 160m veza dokazalo je ucinkovitost PSK31 moda. Unatoc Zemljinim statickim smetnjama, autor je mogao primati citljivi tekst. Da li je PSK31 pretendent na HF digitalno prijestolje? Najbolji odgovor je uvjerljivo "mozda". Autor nije dovoljno hrabar za tvrdnju da ce PSK31 skinuti RTTY sa prvog mjesta u HF digitalnoj komunikaciji, no djeluje obecavajuce. Iako je radioamaterizam strogo tehnicki hobi, radioamateri nerado prihvacaju novitete. Hoce li prosijedi Baudot RTTY krenuti u mirovinu, pred PSK31? Prosijedi RTTY je spreman za umirovljenje. Autoru se svidja mogucnost rada PSK31 u uvjetima slabih signala i snaznih smetnji. Djeluje mnogo prihvatljivije za cesto lose uvjete na HF nego RTTY. Autor je uvjeren kako ce sljedece DXpedicije putovati sa PSK31 softverom instaliranim na svojim laptop racunalima. Koliko ce vremena proteci do prvih PSK31 contesta ? U medjuvremenu, autor ce slusati bandove u potrazi za PSK31 signalima. Prema njegovom misljenju, mozda je vrijeme za umirovljenje Kralja RTTY i ulazak u sljedece tisucljece biti ce obiljezen novom krunom PSK31. Vrijeme ce pokazati. ----------------------------------------------------------------------------- Autor se zahvaljuje Peteru Martinezu, G3PLX za pomoc pri pisanju ovog clanka. Autor, Steve Ford, WB8IMY, je dao svoju email adresu: sford@arrl.org za sva pitanja u vezi sa PSK31. ----------------------------------------------------------------------------- U prilici proslave svoje 40-te godisnjice, BARTG (British Amateur Radio Teledata Group) je najavila BARTG PSK31-40 diplomu. Diplomu je moguce osvojiti sa odradjenih 40 DXCC zemalja koristenjem PSK31 moda. Crossband i/ili crossmode QSO se ne broje i ne postoji single-band kategorija. Zainteresirani mogu poslati ovjerenu listu QSL karata na kojima se kao mod rada navodi PSK31. Cijena je 10US$ ili 30IRC a adresa je: Nigel Roberts, G4KZZ, BARTG Awards Manager, 13 Rosemore Close, Hunmanby, North Yorkshire YO14 0NB, UK ------------------------------------------------------------------------------- Ako zelite primati najnovije informacije, savjete i ostalo o PSK31, mozete se prikljuciti PSK31 reflektoru na internetu: posaljite email na majordomo@aintel.bi.ehu.es sa svojim imenom i prezimenom te pozivnom oznakom u Subject polju. U poruku napisite samo subscribe psk31. Nazalost, ovo ne mozete napraviti sa TCP servisa (9A0TCP/S55TCP) jer oni ne dozvoljavaju email niti na jedan majordomo servis. To ogranicenje je zbog relativno velike kolicine informacija koje pristizu svakodnevno, a cije skidanje bi predstavljalo problem za svakog prosjecnog 1200bps korisnika i nasu zagusenu PR mrezu. Dakle preostaje samo koristenje HiNeta, po vec poznatim cijenama... ----------------------------------------------------------------------------- Prijevod je nacinjen u najboljoj namjeri da se ovaj uzbudljivi, novi i hardverski jednostavan mod rada priblizi zainteresiranim radioamaterima u Hrvatskoj, s obzirom na zanemariv broj tehnickih informacija koje stizu od strane naseg Radio HRS. Osobno ga jos nisam isprobao u trenutku prijevoda, tako da sve gore napisano predstavlja samo doslovni prijevod objavljenog teksta a ne moje osobno misljenje o PSK31. Unatoc brizljivom pregledu, ne iskljucujem mogucnost pogreske u prijevodu. U vrijeme dok svi govore o 38400bps, 76K8, 1M2, WBFM i slicno, PSK31 sa svojih 31.25bps ne djeluje kao interesantna stvar. Isto kao i RTTY, nije ni zamisljen kao mod za binarni prijenos podataka putem HF nego za natjecanja, DXpedicije ili pak za svakodnevnu/neobaveznu konverzaciju. Jedini ogranicavajuci faktor je kao i kod QSO na paket radiju: dakle brzina kojom mozete tipkati. I najbrzi PR link ne moze ubrzati komunikaciju izmedju dva amatera koji tipkaju polako (HI). Svaku sljedecu informaciju o PSK31 cu slati na BBS mrezu u rubriku PSK31@HRV. Pozivam zainteresirane da mi se prikljuce u inicijativi i informacije o PSK31 salju u rubriku PSK31@HRV. 73! de Tom 9A5TT@9A0YDA.HRV.EU <=> 9a5tt@9a0tcp.ampr.org email: 9a5tt@qsl.net http://www.qsl.net/9a5tt tel/fax: +385 (0)34 241 281 QRL: 099 515 445 ICQ: 27915035 datum prijevoda: 31.05.1999.