Аналіз радіолюбительських протоколів частотної кодової модуляції для передавання коротких повідомлень

Анотація

Стаття присвячена аналізу поширених серед радіолюбителів в радіоаматорському зв’язку протоколів передавання коротких повідомлень в цифровому коді. Розглянуто наступні протоколи: RTTY, AMTOR, PACTOR1, ISCAT, JT4, JT9, JT65, FT4, FT8. Всі вони застосовують частотну модуляцію (FSK), має значно кращу стійкість до шумів, оскільки інформація кодується у зміні частоти, а не амплітуди. Завдяки цьому FM широко застосовується у радіомовленні. Основне призначення вище перелічених протоколів запобігти затуханню сигналу при відбиванні радіохвиль від шару іоносфери (спорадичне проходження), де вікна відбивання можуть бути короткими. Тому модуляція повинна бути швидкою і має бути висока надійність передачі даних для підтвердження радіообміну. Проаналізовано основні характеристики цих протоколів, а саме максимальне відношення сигнал/шум при якому можливе приймання та декодування цифрових даних, швидкість передавання та смуга частот, яку займає сигнал. Також розглянуто супутні характеристики, такі як час передавання одного біта, використання завадостійкого кодування із виправленням помилок. Розглянули основні режими FSK модуляції, порівняли їхні переваги та недоліки. Встановлено, що протоколи JT4, JT9, JT65, QRA4, WSPR, FT4, FT8 забезпечують відношення сигнал/шум більше -20 дБ в порівнянні з протоколами RTTY, AMTOR, PACTOR, ISCAT. В таких протоколах сигнал займає меншу смугу частот. Всі вищерозглянуті протоколи забезпечують вищу швидкість передавання повідомлень порівняно з іншими режимами модуляції. Зроблено висновок, що частотний спосіб модуляції в парі із застосуванням кодів виправлення помилок дозволяє значно покращити сигнал/шум, а застосування подібних методів виявлення і декодування сигналів може дозволити розробити декодер із суттєво вищою чутливістю. Розроблення нового типу сигналу для передавання цифрової інформації можна базувати на модифікації протоколів JT4, JT9, JT65, QRA4, WSPR, FT4, FT8.