PSK31

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania

PSK31 czyli "Phase Shift Keying, 31 Baud" – cyfrowa modulacja, stosowana w krótkofalarstwie.

Umożliwia przeprowadzenie dwustronnej łączności pomiędzy operatorami, wymaga użycia komputera wraz z kartą dźwiękową lub odpowiedniego modemu. Operator ma przed sobą okno konsolowe, tekst wprowadzany w to okno jest transmitowany do korespondenta/korespondentów. Transmisja odbywa się dzięki falom radiowym, w zakresach częstotliwości przydzielonych krótkofalowcom.

Historia[edytuj | edytuj kod]

Modulacja PSK31 została stworzona przez Petera Martineza G3PLX na bazie pomysłu Pawła Jałochy SP9VRC. Od roku 1998 systematycznie zdobywa popularność, dzięki bardzo dobrym parametrom transmisyjnym w warunkach dużych zakłóceń radiowych (coraz bardziej zatłoczone pasma krótkofalarskie). Ponadto cechuje się bardzo małą szerokością zajmowanego pasma.

Cechy[edytuj | edytuj kod]

  • mała szerokość zajmowanego pasma (31,25Hz na poziomie -3dB i 62Hz na poziomie -64dB)
  • duża odporność na zakłócenia
  • efektywna szybkość transmisji porównywalna z szybkością dostępną w RTTY – około 50 słów na minutę
  • nie zapewnia bezbłędnej transmisji – nie nadaje się do przesyłania danych binarnych (przynajmniej bez wykorzystania mechanizmów retransmisji/korekcji błędów w wyższych warstwach modelu OSI)
  • transmisja synchroniczna
  • wykorzystanie algorytmu Viterbiego w modzie QPSK

Szczegóły techniczne[edytuj | edytuj kod]

Modulacja[edytuj | edytuj kod]

PSK31 opiera się na modulacji fazy podnośnej. Faza zależy od stanu logicznego nadawanego sygnału. Taki sposób modulacji wymagałby istnienia sygnału odniesienia, bez którego odbiorca nie wiedziałby która z faz odpowiada stanowi odniesienia. Dlatego zastosowano kluczowanie różnicowe (zmiana fazy nadawanego sygnału oznacza zmianę stanu logicznego sygnału danych), którego warianty stosowane w PSK31, znajdują się poniżej:

wariant BPSK[edytuj | edytuj kod]

Faza podnośnej przyjmuje dwie wartości:

  • 0 stopni
  • 180 stopni

Brak mechanizmu korekcji błędów, konieczna mniejsza dokładność dostrojenia, niż w modzie QPSK.

Wariant ten sprawdza się lepiej w przypadku występowania szumów i zakłóceń o charakterze szumu białego.

wariant QPSK[edytuj | edytuj kod]

Faza podnośnej przyjmuje cztery wartości:

  • 0 stopni
  • 90 stopni
  • 180 stopni
  • 270 stopni

Sygnał składa się z dwóch podnośnych, przesuniętych względem siebie o 90 stopni i modulowanych tak, jak w wariancie BPSK. Umożliwia to na przesłanie dwa razy większej ilości informacji, w kanale o tej samej szerokości. W emisji PSK31 wykorzystywane jest to do przesyłania nadmiarowych bitów, dzięki czemu możliwa jest korekcja przekłamań. Algorytm wykorzystywany do korekcji błędów to Algorytm Viterbiego. Wprowadza on jednak opóźnienie rzędu 640ms, z uwagi na konieczność odebrania większej liczby bitów. Ponadto jednoczesna transmisja dwóch podnośnych pociąga za sobą podział mocy nadajnika pomiędzy obydwa sygnały. Powoduje to spadek mocy, przypadającej na daną podnośną, o 3dB, co pociąga za sobą spadek współczynnika SNR.

Wariant ten sprawdza się lepiej w przypadku zakłóceń impulsowych.

Szybkość transmisji[edytuj | edytuj kod]

Szybkość transmisji w PSK31 wynosi 31,25bit/s. Taka wartość została wybrana nieprzypadkowo – uzyskano dzięki temu zmianę fazy podnośnej w momencie jej przejścia przez zero, co przyczyniło się do dalszego zmniejszenia szerokości zajmowanego pasma.

Dzięki zastosowaniu Varicode efektywna szybkość transmisji porównywalna jest z szybkością dostępną w RTTY – około 50 słów na minutę.

Podniesiony kosinus[edytuj | edytuj kod]

Ponieważ widmo sygnału zmodulowanego przebiegiem prostokątnym (a właśnie taki charakter ma strumień danych binarnych) teoretycznie jest nieskończone, a w praktyce bardzo szerokie, konieczne stało się zastąpienie impulsów prostokątnych, przez "bardziej łagodny" przebieg. Dlatego zastosowano kosinusoidalny kształt impulsów , tzw. podniesionego kosinusa. Przyczyniło się to do uzyskania bardzo małej szerokości pasma.

Varicode[edytuj | edytuj kod]

W celu zakodowania symboli wprowadzanych z klawiatury (czyli zgodnych ze standardem ASCII) w PSK31 stosuje się Varicode, które jest implementacją kodowania Huffmana. Dzięki temu symbole występujące częściej (w języku angielskim) kodowane są mniejszą ilością bitów, co zwiększa efektywną szybkość transmisji. Podobny mechanizm został zastosowany w alfabecie Morse`a.

Każdy znak, pierwotnie kodowany w ASCII, ma 8bitów, jednak dzięki zastosowaniu Varicode średnia długość znaku uległa skróceniu do 4,5bita (dla tekstu pisanego w języku angielskim). W trakcie transmisji znaki oddzielone są za pomocą dwóch bitów o wartości logicznej zero. Efektywna długość znaku wynosi więc 6,5bita.

Efektywność energetyczna[edytuj | edytuj kod]

Do efektywnego odbioru sygnału PSK31 konieczny jest stosunek sygnał-szum (SNR) na poziomie 4dB, co owocuje zyskiem około 16dB w stosunku do telegrafii (CW) o szerokości pasma 500Hz. Oznacza to, iż aby uzyskać tą samą jakość transmisji jak nadajnik PSK31 o mocy 5W, należałoby dysponować nadajnikiem telegraficznym o mocy 200W. Zysk ten powiększy zastosowanie filtru o mniejszej szerokości pasma, niż 500Hz.

Niebagatelną zaletą PSK31 jest również to, iż w paśmie sygnału SSB (modulacja ta jest najczęściej wykorzystywana przy przenoszeniu sygnału PSK31) mieści się do 100 stacji nadających omawianą emisją. Pozwala to na nasłuch do 100 stacji bez przestrajania odbiornika (lub odbiornika wraz z nadajnikiem, tzw.TRX).

Częstotliwości[edytuj | edytuj kod]

Częstotliwości, na których można usłyszeć stacje nadające w PSK31:

Pasma KF[edytuj | edytuj kod]

  • 1 838,15 kHz
  • 3 580,15 kHz
  • 7 035,15 kHz
  • 7 080,15 kHz tylko dla stacji z 2 lub 3 regionu IARU
  • 10 142,15 kHz
  • 14 070,15 kHz
  • 18 100,15 kHz
  • 21 080,15 kHz
  • 24 920,15 kHz
  • 28 080,15 kHz

W pasmach krótkofalowych podczas pracy PSK31 stosuje się emisję SSB (do 10Mhz LSB, powyżej USB).

Pasma UKF[edytuj | edytuj kod]

  • 144,315 MHz (SSB/USB)
  • 144,600 MHz (FM)

Media[edytuj | edytuj kod]

przykładowa transmisja PSK31

Tekst "Welcome to Wikipedia, the free encyclopedia that anyone can edit." wysłany w PSK31 (QPSK).

Problem z odtwarzaniem pliku? Zobacz Pomoc.


Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]